一个开关电源工程师的设计笔记日志，第二部分 BOM表元器件选型

       虽然已经选定了PI的innoswitch系列作为自己的设计方案。但是到了具体设计我又需要确定使用innoswitch下面的那个系列的具体那款型号。

我当初做innoswitch的时候，还没有innoswitch3系列的芯片。但是就算这样innoswitch也有4个系列，具体什么差异怎么选型，其实是一个很痛苦的事情。具体情况我求助了PI的工程师，问了一下他们主力出货芯片的具体系列和具体型号。inn2125K 是我的供应商能提供给我的唯一的货期及时的芯片。也是PI innoswitch 对零售供应的最主力型号。我能有什么选择呢？那就只有接受

事实上，innoswitch CH  CE CP EP 4个系列对应了四种不同的产品。CH系列就是为了充电器设计了，拥有最小的bom表元器件数量。不需要过流采样电阻。CE是主力出货的零售产品系列，CP我不是很了解，但是EP拥有高压型号，算是正规的工业产品。其实他们之间除了CH以外其他几个型号的差异并不是很大。但是CH其实是被大量企业定制圈走了的。我拿到的Inn2125K并不是产量真是最大的那种，只是对于小客户而言，有货。

当然我对这些并不是很在乎，毕竟他们之间的区别并不是很大。

选定芯片就是选方案。FAE给了我一份参考设计DER-471

注意这里的版本号，必须是1.3以上的，因为1.2以下的版本电路图有错。别问我为啥知道的，因为一开始fae给我的就是1.2版本

这是DER-471的电路图，我之后的介绍就都会围绕这张电路图的BOM表展开

这张博大精深的BOM表其实蕴含的功底之高，让人深感佩服。PI的可靠其实就是PI的AE工程师真本事做出来的，每次当我发现我错了，那一定就是我没有注意到这张BOM表上的细节。一次又一次证明了PI工程师的强大。其它人家的方案，其他人家的设计，可能真的不是设计不行，但是他们的工程师绝对拿不出这么精致的一份BOM表。

第一个是元器件是桥堆BR1，DF206T-G 这个元器件我并没有选用，我选用的是ABS210，原因很简单，充电头网上大量的充电器用的是ABS210，这个器件相对好买到。规格上并无出入。但是2A电流的桥堆为什么要用这么大，理由也很简单，一个是耗散功耗，一个是瞬态电流，一开始我不懂，后期我用pspice仿真下来真的有接近2A的尖峰电流。这是真的。同时记得，如果没有压敏电阻的话，浪涌的级别也和桥堆大小有关。

第二个元器件是C1 33nf的 x2安规电容，正常的开关电源都是0.1uf的x2安规电容的，33nf的电容体积小了很多。整个innoswitch2系列都是用的这种小容里的安规电容。我选择的是 RIFA电容，因为RIFA的安规电容，在这个规格上有4mm厚度的，比常规产品要薄1mm 

其实如果你仔细研究这些安规器件，你会知道，引脚的间距都是有要求的，在高度大多数情况下不重要的前提下，厚度就是它们之间最主要的差别了。同时不要忘记它也是重要的安规器件，一分价钱一分货，如果质量差了会对emc有显著影响的。顺带提一句，如果你不是固定负载始终连接着的话，这颗x2电容两个引脚之间最好加上放电电阻，因为安规里面有要求，在撤掉电源情况下，电容的电压需要快速跌落，避免造成安全事故。

第三个元器件是C2 C3 15uf 400V的滤波电容，这个比较常见Nichicon开关电源滤波电容，这类电容其实分为四类，一类是LED照明灯用，一类是开关电源专用，一类是常用型号，一类是闪光灯用。这里用LED适配型，和开关电源专用型号都是ok的。他们主要区别其实就是纹波电流。

PS，知道为什么开关电源使用的电解电容都是直插电容吗？因为相比贴片电解电容而言，直插电容拥有更小的PCB板面积，所以对于一款紧凑型的开关电源而言，直插电解电容式不二之选。

第四个元器件是C4 瓷片电容，注意材质是x7r。这个电容用来在启动的时候检测设定的innoswitch工作的电流大小模式。

当10uf的时候innoswitch初级工作电流最小

当1uf的时候innoswitch初级工作电流最大

当0.1uf的时候innoswitch初级工作电流正常

注意，加电压会导致瓷片电容的容量下降，尤其是当你选择10uf的大容量瓷片的时候，压电效应尤为明显，所以当你在选择10uf大容量的电容的时候，请注意选大一号封装

第五个元器件是C5 22uf 25v 这个电容是辅助绕组整流滤波电容，建议使用普通固态电容，是低esr的，但是不用那种特别的超低esr电容。几十个豪欧的esr电阻就够了，但是温度建议选择-40~125度的类型。因为它在pcb板子布设的时候会比较容易靠近变压器

第六个元器件是C6 100pf 50v NPO高频陶瓷 0603电容，常见元器件

第七个元器件是C7 1.5uf  25v  X7R 0805 电容 这个容量值比较妖孽，折磨的我死去活来的。简而言之就是不好买，但是这个值又是必须的。建议wurth申请样品。封装可以改大一号选1206的也不是问题。但是不能改小。在innoswitch的手册上有对这个电容的具体介绍，必须要用x5r或者是x7r的类型，否则如果温飘过大会导致系统的不稳定。

这是wurth上相同容量不同封装的两颗电容在不同电压下的实际容量曲线图，可以看到小封装的电容，在高压下容量缩水严重。这就是说PI的说法又一次被验证了。是正确的

第八个元器件C8 330p 50v x7r 0603 普通的瓷片电容比较好买的，50v耐压的都是常规备料。

第九个元器件2.2nf 200v x7r 0805 这是RCD电路中的高压电容。建议选择2.2nf 630v的型号，嘉里创上面有卖。我当初是按照他的建议选了200v的型号，pi应该是算过的，够用的。但是我依然不放心。

第十个元器件是100pf Y1安规电容，一般普通开关电源使用的Y电容都是2200pf的。innoswitch 2系列用的都是100pf的小容量安规电容，这个电容是跨接在初级与次级之间的。如果它的容量小对emc不利，但是对于用户使用漏电流减小了，可是实实在在的福利，不容易麻手了，使用更安全了。这是innoswitch先进的地方。一开始选innoswitch的时候我并不知道。

第十一个元器件是 1.5nf 200v的 X7R 0805封装的，这里建议用NPO或者C0G的高频陶瓷，这个容量用高频陶瓷更加稳定，不容易出现开关电源随着温飘，导致的EMC特性改变。

第十二个元器件是 C12 C13  470uf 6.3V 黑金刚的固态电容，这个电容非常牛逼8mΩ的超低esr，黑金刚不给我供货。理由是我用不到。ok，我以第一次选了40mΩ左右的黑金刚固态电容，纹波一塌糊涂，最后我换了别家的电容，ok整个输出纹波都太平了。超低esr电容长期供不应求，现代开关电源的设计降低纹波的主要手段就是靠超低esr固态电容实现的。只不过店大欺客我又一次尝到了不好的滋味。还好现在国产这类电容也能做，只是没有这么极端吧，10mΩ的固态电容我还是能找到的，替代上去问题解决。同时需要说明一下的是黑金刚 红宝石 尼吉康的固态电容依然在绝对参数上有优势，比如极限esr和体积大小。但是价格上，供货周期上一塌糊涂，小公司对他们而言议价能力太差。

PS：知道为什么大多数开关电源选择了100khz的开关频率吗？其实原因很简单，大多数现代固态电容在100hkz的频率下，正好达到了手册标称值的最低内阻。如果要超过100khz，就可能需要换其他方案了，成本效益曲线就不会太美丽了。

第十三个元器件 C14 1000pf 100v NPO 0603 高频陶瓷，不懂为啥一定要用100v的，其实50v也是可以用的啦

第十四个元器件 C15 1uf 25v X5R 0805 其实这类电容都缺货，这个电容不懂为啥突然降低了标准用了X5R而没有统一用X7R 。虽然元器件缺货，但是依然建议使用，因为PI的手册上说了这个电容值，正好可以降低部分输出纹波。手册上真有写

第十五个元器件 D1 600V 1A  RS1J 国产能买到，在手册上有具体说明不要用更高速的开关二极管，理由是太高速度的开关二极管会导致EMC变差，所以这里千万不要自作聪明选择更快的产品型号，例如 US1M。SMA的封装是为了RCD电路散热选的。

PS：最近详细学习研究了RCD电路，发觉居然有人用了1N4007这样的工频整流二极管做RCD电路的钳位二极管。原因是快恢复二极管的正向反应速度太快，导致一些不正常的尖峰。产生不良的emc恶化影响。许多设计都会选择玻封那种老旧的二极管型号，原因就在此。

第十六个元器件D2 200v 1a 快恢复整流二极管 DFLR1200-7 我选了一个国产型号。Diodes这个牌子，采购说并不好买。同样的这个二极管不建议太高速的型号，会导致emc恶化

第十七个元器件 F1 1A  慢熔保险丝，这个保险丝需要选用哪种盒装的型号，在华德旗下称之为2010封装，之所以用这种封装，主要原因还是为了符合安规，保险丝炸了之后，不会四处飞溅，导致其它元器件短路和损坏。贴片型不推荐。我为这个事情专门翻过充电头网站，可以肯定几乎所有的开关电源都选了这样慢熔断的盒装保险丝。其实原因就是安规里面也有这方面的要求，保险丝炸了不能冒烟，不能有明火。

至于保险丝的电流值如何选择，这个很重要。我又一次要佩服PI的工程师了。因为如果这个保险丝容量太小，会影响做浪涌测试，简单的说，保险丝先炸了。所以它的值不是随随便便选的。

第十八 十九个元器件是两个接线端子，我不用的所以忽略

第二十个元器件是L1  150uh 共模电感。ok这是一个PI定制件，在PI的手册上有制作方法。我一开始很傻很天真的认为我用大一点电感值比如1000uh的话滤波效果会更好一些。事实上完全不是这回事。滤波电感的值其实决定了滤波电感的材质150uh 就应该用镍芯，如果是1000uh就是锰芯的磁环了。这完全就是两种东西。补偿的频率完全不同。普通的开关电源都是用的锰芯的大电感值共模电感，一般10mh~20mh。但是innoswitch真的很特殊，它选用的是镍芯。

说一句话，EMC其实是应该跟着电源走的，因为开关电源的高电压开关作用，永远都是最大的那个噪声源，但是噪声是集中在高频还是集中在低频，这是由芯片公司设计决定的，因为他们可以使用一种称之为频率抖动的技术，让噪声集中在高频或者低频，方便你滤波。所以大多数情况只要吧准磁芯的类型就不会错。

至于共模电感是选择，UU型的还是O型磁环。这里我有一个小研究

UU型共模电感

第一，价格便宜

第二，制造简单，只需要简单的机器就能绕制

第三，耐压高

第四，体积相对于磁环要大

第五，电感的电流要比磁环小

第六，有底座安装方便

第七，有漏感问题

O型磁环共模电感

第一，价格贵

第二，体积小，可以在T6（外径6mm）这个尺寸的体积下做出100uh的共模电感。

第三，需要适配底座，这样价格就更贵了

第四，制作的时候需要飞梭，制造工艺复杂

第五，特性完美不存在漏感，磁饱和等问题

第六，通过电流大

第七，耐压不易做高

惊人的T6磁环，三层绝缘线和普通漆包线双线并绕，牛逼啊，innoswitch系列的方案普遍使用了这类超小体积的共模电感。我由心底的佩服PI，因为正常的UU9.5的共模电感那个体积占用不是一般的惊人。

第二十一个元器件 L2 220Ω 0.3A 1206 贴片电感，这个是wurth的标准件，主要作用是为了和电源负极100uh L3电感 做对应补偿的。

第二十二个元器件 L3  100uh 0.49A 这个电感是传统的工字形电感，这个电感值不能选的太大，如果选的太大就会导致在低电压85V输入的时候，无法通过足够大的电流，因为电感对大电流的抑制能力很强。85VAC低电压下正好是开关电源工作电流最大的情况。同时这个π型滤波电路中的电感，用在了电源的负极，原因手册上也有说，那就是为了让正极的安规电容放电让路。ok PI够严谨

C2 L3 C3这三个元器件事实上组成了一个三阶滤波器，主要是用来滤除差模信号的。如果你为了节约PCB板子面积，完全可以用一个大容量的电容替代这三个元器件。但是相对应的就是差模信号的变糟糕。

第二十三个元器件60V 11A Nmos  Si7460DP Vishay 这货不好买啊，我的采购买的很辛苦，而且供货价格也不好，被换国产型号了。但是注意PI的手册上又说了，这个同步整流的mos管，不建议导通电阻太小，因为如果导通电阻太小，反而会导致EMC性能的变差。ok我又被教育了。

注意这个mos管有用两种封装形式的，一种是传统的soic-8，另外就是新型的PAK封装了。这两种封装的主要区别是soic-8封装芯片下面能走线，但是散热不如PAK  PAK散热好，但是不可以芯片下面走线，所以有许多电源适配器厂家选用就是soic-8封装的mos管，因为他们需要额外的QC快充协议芯片

第二十四~第三十六。这些都是贴片电阻，按照规格买就是了，只不过百分之一的电阻交货周期不太好。要注意了，封装决定一个电阻的耐压与功耗，所以PI推荐的电阻封装千万不要改小，只能改大，切记切记

第三十六个元器件 NTC 5Ω 1A 我选的是5D9 国产型号。这也是安规器件，和浪涌有关，不要选体积太小的型号

第三十八个元器件 变压器，我定做的是rm6磁芯的变压器.这个我会专门分一期详细讲解

第三十九~第四十一 测试点，我不需要的

第四十二个元器件，U1 我用的是 INN2125K innoSwitch CE系列中瓦数最大的哪一款。实际使用中发现这个神一般的ReSOP -16B封装绝对是精心设计过的。

第一，元器件的管脚间距是有安规要求的，这个ReSOP -16B完全符合

第二，芯片是不能贴PCB的，这个ReSOP -16B完全符合

第三，芯片的正反面都不允许有金属裸 露，否则初次极的安规要求就无法满足。

PI整个设计都是掐着安规走的。

第四十三个元器件 VR1 15v 5% 150mW 松下产品，鬼畜般的ssmini-2封装，这货基本就没法量产购买到。选了个国产sot523封装的贴片稳压管顺利替换了。这个二极管的作用是起到保护作用的，平时是不工作的，所以可以选用sot523这样的超小耗散封装。PI的人又一次用心选了器件。

正张bom表理清楚以后，我充分的意识到了。一款开关电源的好坏，其实并不仅仅是你选了一个好方案，或者好的电路，而是你对整个供应链的把控。我来说说那些不好买的

在我设计这款开关电源的时候，正恰逢，整个电子行业元器件慌。0.1uf~10uf的瓷片电容全部缺货。10mΩ ESR电阻的固态电容大公司根本不供货。T6的磁环的共模电感就是个定制货。难倒了我好几个供应商伙伴。宽温工作范围的磁芯，拿货都困难。定制的变压器安规骨架，都不是好搞得东西，但是没有这些东西。就没有优质的开关电源。

PS：你仔细观察那张bom清单上的贴片电阻电容，大量都是非常用规格，有的是耐压不对了，是超过50V标称的高耐压瓷片电容，有的是封装大一号，有的是阻值容值比较妖孽，不是常规阻值容值。所以这对采购其实提出了很高的要求。

如果你把之前电路中的emc 还有那些小容量的补偿电容电阻去掉，换用普通的常温磁芯变压器，还有独立电容输入滤波，输出也用普通的低esr电容滤波，结果就是便宜了几块钱，然后要花几十块钱去救，得不偿失，PI的可靠就是每一个你没有想到的，别的厂家不注意的地方，他们都给你想到了，他们都给你算好了。这就是为什么这么多白电厂家为了产品稳定可靠，都一致选择了PI的原因。随手翻翻别人家的datasheet手册，或者是参考设计，你基本就明白了。不比不知道，一比吓一跳。

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