【泰克电源设计与测试】致工程师系列之一：直击电源设计不同阶段痛点

你的难点痛点，是我们的着力点。

在全球节能环保和智能互联终端花样翻新的大环境下，节能、高频、高效、微型、智能化是电源行业未来的发展趋势。新低能耗器件的广泛应用，PMIC设计优化、第三代半导体材料SiC/GaN MOSFET技术的出现，正推动着功率电子行业发生颠覆式的变革。这些新型器件把整个电源转换系统的效率提高多个百分点。

电源设计开发是个技术活儿，也是累活儿，工作繁杂挑战诸多。电源设计工程师根据任务书选择合适的器件和拓扑结构，设计符合功能的原型版，电源设计优化尤其重要。既要保证功能的实现，又要兼顾效率、成本及EMC各个方面，最终产品还需要进行整体电源质量评价及行业标准的认证。

电源测试工程师在做电源测试过程中都会经历功率器件选择、电源原型版设计、电源质量分析、产品最终认证这四个阶段，每个阶段都会面对不同的痛。

什么才是电源测试工程师所关注的测试难点？走访了百位测试工程师，泰克将工程师的测试痛点总结出来，发现效率是电源设计工程师非常关注的，如何确定主要的功率损耗点是非常重要的。传统的理论计算方法有诸多不足，因为实际的电源不同，设计的结构不同以及期间的损耗都有很大区别，所以工程师需要能准确测试功率主要损耗开关器件及无源器件的工具及方法。

阶段1：功率器件选择的痛点

对市场新推出的低功耗IC 及功率器件特性无法准确把握？是否真正在自己的电源设计中发挥最大的作用，缺少一种简单经济的评价方法。
对于电源产品设计，大功率开关管的选择是非常关键也是非常困难的。如何在系统调试之前对IGBT模块特性进行测试，尤其基于桥式拓扑结构，在不同的负载条件测试IGBT及相应的二极管的特性？成为工程师非常头疼的问题。

阶段2：原型版设计的痛点

对于电源功能设计中输入输出的信号进行测试，信号波形及主要的参数指标。对于系统的评价，测试设备是否能可靠地，准确的反应真实的信号特点是工程师非常关注的问题，担心某一次测试带来误导。
作为开关电源做主要的器件，MOSFET和IGBT成为影响电源整体效率最主要的因素，不同的应用中，驱动条件不同，功耗千差万别，如何能量化评价在真实电源中的损耗成为非常在意的问题。
第三代宽禁带半导体器件GaN、SiC 出现，推动着功率电子行业发生颠覆式的变革。新型开关器件技能实现低开关损耗，又能处理超高速的dv/dt转换，且支持超快速的开关切换频率，带来的测试挑战也成了工程师的噩梦。
如何评价磁性器件对电源稳定性和整体效率的影响？如何测试电感，磁损，BH曲线，磁性属性等指标是摆在工程师面前的难题。
工程师就需要花更多的时间和精力在电源的完整性上面（PDN），除了我们经常提到的开关损耗、输入电源质量、输出纹波测试等以外，我们还会涉及到环路响应测试，通过环路响应测试我们可以知道了解我们的反馈环路的稳定性到底如何？
电源输出质量是电源评价重要的一环，尤其对于DC输出，不但要测试电压，电流大小，还要对输出的纹波进行准确的测试，尤其对于某些特殊的电源，纹波需要控制在很小的范围，如何准确测试微小的纹波信号非常棘手。