ZLG嵌入式笔记 | 电源设计避坑（上）

产品上量后，通常都会有降成需求。多年来，接触过不少产品降成案例，在电源上下刀过猛，引发了产品偶发性问题，带来了很不好的负面影响。本文将对这些案例进行总结，提供电源设计参考，确保产品降成不降质量。

产品降成是商业活动中的正常行为，可以在产品设计、研发、生产、运输、销售、维护等各个环节进行考虑。对于研发工程师而言，在降成方面通常是从设计入手，选择什么样的方案能节省物料成本、研发成本或者生产成本。这也是要看多方面的综合成本，如果选择了一个方案，单从硬件BOM成本看是降低了，但如果带来了软件研发成本的急剧增加，或者生产和维护成本大幅增加，那这个方案也是不合适的。

至关重要的一点，产品降成一定不能降低对产品的品质要求，至少要确保能满足产品设计参数要求，以及能通过相关测试。所以降成不能以牺牲产品品质为代价，否则带来的维护成本会大幅增加，严重影响到公司口碑。

在一些产品或系统中，电源成本占比很高，所以就有人想在电源上打主意。遇到过不少案例，在电源设计上做了物料成本节省，在电源最大功率、电源质量等方面打了折扣，带来了极大的隐患。电源系统为系统或产品工作提供能源，电源质量的好坏直接影响着产品的稳定性，稳定可靠的电源是产品和系统稳定运行的基础，如果电源不稳定，系统的可靠性就无从谈起，千万不要在电源上抠成本。

下面总结了电源设计方面的一些考量因素，仅供参考。

电源功率

如果电源功率不足以满足产品的需求，会导致产品无法正常工作或出现故障。例如，如果一个电源额定功率是500W，峰值功率是600W，配套给正常工作就需要600W功率的产品供电，有可能导致产品供电不足引起异常，且电源长时间处于高负荷状态，也会加速其老化，缩短使用寿命。所以在选择系统电源时，一定要注意额定功率和峰值功率，不能把峰值功率当正常功率使用。

使用电源芯片设计供电电路时，也一定要有足够的设计余量，不能把电源芯片输出的最大值当成设计值来使用，而应当将设计值控制在典型值以内或者附近，当然更不能超出芯片本身的最大值。例如芯片输出电流典型值1.0A ，最大值为1.50A，就一定不能接超过1.5A的负载，而应当控制在1.0A附近。

实际案例：某智能家居系统在产品推向市场后，用户反馈设备经常出现重启现象。经检查和分析，发现电源的输出功率不足以支持设备的正常运行，导致设备因过载而重启。

应对措施：在选择电源时，应充分考虑产品的功耗需求。对于需持续稳定运行的设备，应选择输出功率足够大的电源，以确保为产品提供稳定的电力支持。在设备设计过程中，还应考虑电源的散热设计和负载计算，以避免因电源过载而引起的设备故障。

电源稳定性

电源稳定性差会导致电压和电流波动，从而影响产品的性能和稳定性。如果电源的输出电压或电流不稳定，可能会导致产品出现重启、死机、数据丢失等问题。此外，如果电源的响应速度慢，不能及时响应负载变化，也会影响产品的性能和稳定性。

实际案例：计算机在充电时突然断电，导致计算机损坏。经调查发现，电源在充电过程中的输出电压波动较大，导致计算机电路板损坏。

应对措施：选择输出电压稳定性好的电源，以减少对产品的干扰和损坏。对于对电压波动敏感的设备，如计算机、手机等，应特别关注电源的稳定性。此外，还可优化稳压电路来提高设备的抗电压波动能力。

纹波控制

纹波控制是衡量电源性能的重要指标之一。良好的纹波控制可减少电源输出中的交流成分，提高产品的稳定性和可靠性。如果纹波控制不良，可能会导致产品出现噪音、干扰等问题，甚至损坏。因此，在选择电源时，应关注其纹波控制能力，选择具有优良纹波性能的电源。

（图片来源于网络,侵删)实际案例：某显示器在显示图像时出现明显的噪点和干扰。经过维修和检查，发现电源的纹波控制不良，导致显示器出现噪点和干扰问题。应对措施：选择具有优良纹波性能的电源，以减少对显示器的干扰和损坏。对于对图像稳定性要求高的设备，如显示器、电视等，应特别关注电源的纹波性能。同时，可优化滤波电路来降低纹波对设备的影响，提高设备的图像质量和稳定性。

尖峰和浪涌

尖峰和浪涌是电源中比较罕见的异常现象。尖峰是指电压或电流突然出现高幅度峰值，通常持续时间较短。浪涌是指电压或电流突然出现大幅度波动，通常持续时间较长。如果电源中出现尖峰或浪涌，可能会导致产品损坏或出现其他不可预测的问题。

（图片来源于网络,侵删)

实际案例：某工业生产线上的传感器在雷电天气下经常出现故障。经过调查和分析，发现电源在雷电天气下出现了尖峰电流和浪涌现象，导致传感器线路过热而出现故障。

应对措施：选择具有防尖峰和浪涌功能的电源，以保护产品免受电流/电压冲击的损害。对于大电流设备，如工业生产线上的传感器、电机等，应特别关注电源的尖峰和浪涌保护能力。同时，可采取相应的防护电路和保护措施来降低电流/电压冲击对设备的影响。

下一期我们将继续深入探讨电源设计的其他考虑因素，包括启动电流和冲击电流、备用电源、电源设计余量和其他注意事项。