电源不像处理器，可以看规格知性能;电源也不像显卡，由一颗关键的GPU来决定档次。一款好的电源除了满足功率需求以外，还必须考量稳定、节能、静音、安全等多方面的因素。在没有专业设备进行检测的情况下，我们只有了解一些电源的基本原理和元器件知识，才能做到对电源“一目了然”。

抓住关键，不再眼晕

从外面看起来，电源的个头也就比一块“板砖”大一点，但它“肚子”里装的东西可着实不少。拆开外壳，我们能看到数以百计的、各式各样的电子元器件和复杂交错的线缆，不免让人眼晕。俗话说“擒贼先擒王”，在观察电源时，我们也应该着重留意以下几个部分。

某电源的内部结构图，序号1～6分别标识出了大家应该着重观察的部分。

1、一、二级EMI滤波电路。这部分的作用是将外部电网进入的市电进行过滤，得到比较纯净的交流电供后续使用。

2、PFC电路。它的作用是在交流电转换成直流电的过程中减少谐波，降低对室内电网和市电电网的干扰，减少市电损耗。

3、高压滤波电容。它的作用是净化高压直流电，为后续的高低压转换提供相对“纯净”的电流。

4、电源拓扑。拓扑就是指电源的整体结构，它直接影响到电源的转换效率。

5、低压滤波电路的电感线圈。其作用是稳定输出端的电压和电流，与电脑硬件系统的稳定使用有直接的关系。

6、散热片。在变压器和开关电路进行电压转换时，会产生大量的热量，因此需要散热片迅速转移热量。

决定开关电源寿命的元器件

1、电解电容器

电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液，这种现象会随着温度的升高而加速，一般认为温度每上升10℃，泄漏速度会提高至2倍。因此可以说电解电容器决定了电源装置的寿命。

2、风扇

球形轴承及轴承的润滑油枯竭、机械装置部件的磨损，会加速风扇的老化。加之近年的DC风扇的驱动回路开始使用电解电容器等部件，所以有必要将回路部件寿命等因素也一并考虑进去。

3、光电耦合器

电流传达率（CTR；Current Transfer Ratio）随着时间的推移会逐渐减少，结果发光二极管的电流不断增大，有时会达到最大限制电流，致使系统失控。

4、开关

多数开关电源设有电容器输入型的整流回路，在通入电源时，会产生浪涌电流，导致开关接点疲劳，引发接触电阻增大及吸附等问题。理论上认为，在电源期望寿命期间，开关的通断次数约有5,000回。

5、冲击电流保护电阻、热敏功率电阻器

为抵抗电源通入时产生的冲击电流，设计者将电阻与SCR等元件并联起来使用。电源通入时的电力峰值高达额定数值的数十倍至数百倍，结果导致电阻热疲劳，引起断路。处在相同情况下的热敏功率电阻器也会发生热疲劳现象。

电源设计器件布局和布线要点

在电源设计中，精心的布局和布线对于能否实现出色设计至关重要，要为尺寸、精度、效率留出足够空间，以避免在生产中出现问题。我们可以利用多年的测试经验，以及布局工程师具备的专业知识，最终完成电路板生产。

精心的设计的效率

设计从图纸上看起来可能毫无问题（也就是说，从原理图角度），甚至在模拟期间也没有任何问题，但真正的测试其实是在布局、PCB制造，以及通过载入电路实施原型制作应力测试之后。

功率预算

您需要注意在正常情况下按预期运行，但在全速模式或不稳定数据开始出现时（已排除噪声和干扰之后）不能按预期运行的系统。

退出级联阶段时，要避免限流情况。下图所示为一个典型的级联应用：(A) 显示由产生3.3 V电源，电流最大500 mA的ADP5304 降压 稳压器(PSU1)构成的设计。为了提高效率，设计人员应分接3.3 V电轨，而不是5 V输入电源。3.3 V输出被进一步切断，以为PSU2 (LT1965)供电，这款LDO稳压器用于进一步将电压降低至2.5 V，且按照板载2.5 V电路和IC的要求，将最大输出电流限制在1.1 A。

这种系统存在一些很典型的隐藏问题。它在正常情况下能够正常运行。但是，当系统初始化并开始全速运行时——例如，当微处理器和/或ADC开始高速采样时——问题就出现了。由于没有稳压器能在输出端生成高于输入端的电压，在图a中，用于为合 并电路VOUT1 和VOUT2 供电的 VOUT1 最大功率(P=V×I) 为1.65 W，得出此数值的前提是效率为100%，但是因为供电过程中会出现损耗，所以实际功率要低于该数值。假定2.5 V电源轨道的最大可用功率为2.75 W。如果电路试图获取这么多的功率，但这种要求得不到满足，就会在PSU1开始限流时出现不规律行为。电流可能由于PSU1而开始限流，更糟的是，有些控制器因过流完全关断。

如果图a是在成功排除故障后实施，则可能需要更高功率的控制器。最理想的情况是使用与引脚兼容、电流更高的器件进行替换；最糟糕的情况下，则需要完全重新设计和制造PCB。如果能在概念设计阶段开始之前考虑功率预算，则可以避免潜在的项目计划延迟。

在考虑这一点的情况下，先创建真实的功率预算，然后选择控制器。包括您所需的所有电源电轨：2.5 V、3.3 V、5 V等。包括所有会消耗每个电轨功率的上拉电阻、离散器件和IC。使用这些值反向工作，估算您需要的电源。

布局和布线

正确的布局和布线可以避免因错误的走线宽度、错误的通孔、引脚（连接器）数量不足、错误的接触点大小等导致轨道被烧毁，进而引发电流限制。

连接器和引脚接头

将图2中所示的示例的总电流扩展至17 A，那么设计人员必须考虑引脚的电流处理接触能力。一般来说，引脚或接触点的载流能力受几个因素影响，例如引脚的大小（接触面积）、金属成分等。直径为1.1 mm的典型过孔凸式连接引脚的电流约为3 A。如果需要17 A，那么应确保您的设计具有足够多的引脚，足以处理总体的载流容量。这可以通过增大每个导体（或触点）的载流能力来轻松实现，并保留一些安全裕度，使其载流能力超过PCB电路的总电流消耗。在本例中，要实现17 A需要6个引脚（且具备1A余量）。V CC 和GND一共需要12个引脚。要减少触点个数，可以考虑使用电源插座或更大的触点。

布线

用可用的线上PCB工具来帮助确定布局的电流能力。一盎司电轨宽度为1.27 mm的铜质PCB的载流能力约为3 A，电轨宽度为3 mm 时，载流能力约为5 A。还要留出一些余量，所以20 A的电轨的宽度需要达到19 mm（约20 mm）（请注意，本例未考虑温度升高带来的影响）。从下图可以看出，因为受PSU和系统电路的空间限制，无法实现20 mm电轨宽度。要解决这个问题，一个简单的解 决方案是使用多层PCB。将布线宽度降低到（例如）3 mm，并将这些布线复制到PCB中的所有层上，以确保（所有层中的）布线的总和能够达到至少20 A的载流能力。

过孔和连接

下图显示一个过孔示例，该过孔正在连接控制器的PCB的多个电源层。如果您选择1 A过孔，但需要2 A电流，那么电轨宽度必须能够携带2 A的电流，且过孔连接也要能够处理这个电流。图5所示的示例至少需要两个过孔（如果空间允许，最好是三个），用于将电流连接至电源层。这个问题经常被忽略，一般只使用一个过孔来进行连接。连接完成后，这个过孔会作为保险丝使用，它会熔断，并断开与相邻层的电源连接。设计不良的过孔后期很难改善和解决，因为熔断的过孔很难注意到，或者被其他器件遮住。

请注意关于过孔和PCB电轨的下列参数：电轨宽度、过孔尺寸和电气参数受几个因素影响，例如PCB涂层、路由层、工作温度等，这些因素最终会影响载流能力。以前的PCB设计技巧没有考虑这些依赖关系，但是，设计人员在确定布局参数时，需要注意到这些。目前许多PCB电轨/过孔计算器都可在线使用。设计人员在完成原理图设计后，最好向PCB制造商或布局工程师咨询这些细节。

避免过热

有许多因素会导致生热，例如外壳、气流等，但本节主要讲述外露的焊盘。带有外露焊盘的控制器，例如LTC3533、ADP5304、ADP2386、ADP5054等，如果正确连接至电路板，其热阻会更低。一般来说，如果控制器IC的功率MOSFET是置于裸片之中（即是整片式的），该IC的焊盘通常外露，以便散热。如果转换器IC使用外部功率MOSFET运行（为控制器IC），那么控制IC通常无需要使用外露焊盘，因为它的主要制热源（功率MOSFET）本身就在IC外部。

通常，这些外露的焊盘必须焊接到PCB接地板上才有效。根据IC的不同，也有一些例外，有些控制器会指明，它们可以连接至隔离的焊盘PCB区域，以作为散热器进行散热。如果不确定，请参阅有关部件的数据表。

当您将外露的焊盘连接到PCB平面或隔离区域时，(a)确保将这些孔（许多排成阵列）连接到地平面以进行散热（热传递）。对于多层PCB接地层，建议利用过孔将焊盘下方所有层上的接地层连在一起。

请注意，关于外露焊盘的讨论是与控制器相关。在其他IC中使用外露焊盘可能需要使用极为不同的处理方法。