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文档简介
小米电源工程师高频面试题
【精选近三年60道高频面试题】
【题目来源:学员面试分享复盘及网络真题整理】
【注:每道题含高分回答示例+避坑指南】
1.请做一个自我介绍(基本必考|需深度思考)
2.画出Buck电路的拓扑结构,并详细讲解其工作原理(极高频|重点准备)
3.介绍一下你做的项目中遇到的最大的难点,以及你是如何解决的(极高频|适合讲项目)
4.说明CCM(连续导通模式)和DCM(断续导通模式)的区别及判断条件(基本必考|需
深度思考)
5.环路稳定性中,相位裕度和增益裕度的物理意义及推荐值是多少(高频|重点准备)
6.请画出Boost电路的拓扑结构及关键节点的波形图(极高频|重点准备)
7.LDO(低压差线性稳压器)和DC-DC开关电源的区别及选型依据(高频|重复度高)
8.什么是米勒效应?它是如何产生的?在电源设计中如何消除或利用(极高频|需深度思
考)
9.详细讲解反激变换器(Flyback)的工作原理及RCD吸收电路的作用(高频|重点准备)
10.电感饱和会有什么现象?在设计中如何避免电感饱和(极高频|网友分享)
11.MOSFET的开关损耗和导通损耗怎么计算(高频|需深度思考)
12.解释一下电源中的纹波(Ripple)和噪声(Noise),以及如何测试它们(中频|可详细准
备)
13.在PCBLayout中,电源部分的功率环路(PowerLoop)应该注意什么(高频|重点准
备)
14.运算放大器的“虚短”和“虚断”是什么概念,在电源反馈中如何应用(基本必考|记住就行)
15.什么是软启动?为什么要设计软启动电路(中频|学员分享真题)
16.LLC谐振变换器的工作原理是什么?什么是ZVS和ZCS(高频|需深度思考)
17.二极管的反向恢复时间(Trr)对开关电源有什么影响(中频|可详细准备)
18.如何解决电源设计中的EMI(电磁干扰)问题?有哪些常见整改手段(极高频|适合讲项
目)
19.介绍一下带隙基准(BandgapReference)的原理(中频|需深度思考)
20.开关电源中采样电阻(CurrentSenseResistor)的选型注意事项(中频|细节考察)
21.什么是同步整流?相比二极管整流有什么优缺点(高频|重点准备)
22.伯德图(BodePlot)怎么看?如何通过伯德图判断系统稳定性(高频|需深度思考)
23.输入电容和输出电容的ESR(等效串联电阻)对电路有什么影响(中频|重复度高)
24.你了解的常见锂电池充电管理(BMS)策略有哪些(如CC/CV)(高频|近两年常问)
25.什么是死区时间(DeadTime)?设置过大或过小有什么后果(中频|可详细准备)
26.请画出TypeII或TypeIII补偿网络的电路图,并说明其作用(中频|需深度思考)
27.简述PFC(功率因数校正)的作用及常见拓扑(高频|重点准备)
28.电源效率低通常是由哪些原因造成的?如何优化(极高频|适合讲项目)
29.为什么开关电源的电感电流通常设计为锯齿波或三角波(中频|需深度思考)
30.在多路输出电源中,如何解决交叉调整率(CrossRegulation)问题(中频|网友分享)
31.什么是啸叫?电源电感或电容啸叫的原因及解决方法(高频|工程实践)
32.请讲一下你用过的电源控制芯片及其内部架构(高频|适合讲项目)
33.解释一下伏秒平衡(Volt-SecondBalance)原理(基本必考|记住就行)
34.什么是右半平面零点(RHPZ)?它对系统稳定性有什么影响(中频|需深度思考)
35.针对手机或消费电子,快充协议(如PD、QC)了解多少(高频|近两年常问)
36.描述一下Buck电路中上管和下管驱动波形的特点(中频|细节考察)
37.如何进行电源的热设计?散热片如何选取(中频|可详细准备)
38.过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、过温保护(OTP)的实现原理(中频|重复度
高)
39.开关电源的开关频率选择依据是什么?频率高低各有什么优缺点(高频|需深度思考)
40.什么是自举电路(BootstrapCircuit)?它的作用是什么(中频|学员分享真题)
41.在反激电源中,变压器的漏感会带来什么问题?如何减小漏感(高频|重点准备)
42.介绍一下你熟悉的磁性材料(如铁氧体、磁粉芯)及其特性(中频|一般重要)
43.示波器探头带宽对电源纹波测试有什么影响(中频|工程实践)
44.电源PCB布线时,模拟地(AGND)和功率地(PGND)怎么处理(极高频|重点准备)
45.什么是负载调整率(LoadRegulation)和线性调整率(LineRegulation)(基本必考|记
住就行)
46.谈谈你对小米产品的电源适配器或充电宝的理解(中频|业务理解)
47.如何计算输出电容的纹波电流有效值(中频|需深度思考)
48.隔离型和非隔离型电源的区别及应用场景(基本必考|一般重要)
49.如果样机测试时发现效率达不到指标,你会从哪些方面排查(高频|适合讲项目)
50.对于大电流输出的DC-DC,Layout时要注意哪些寄生参数的影响(高频|需深度思考)
51.你为什么选择电源工程师这个方向?未来的职业规划是什么(高频|考察软实力)
52.在项目中如果和硬件/结构同事产生分歧,你会怎么处理(中频|考察软实力)
53.你认为一个优秀的电源工程师需要具备哪些核心素质(中频|一般重要)
54.讲一个你最失败的项目经历,以及你学到了什么(高频|考察软实力)
55.面对高强度的项目交付压力,你通常如何调节(中频|考察软实力)
56.为什么想来小米?对我们部门的业务了解吗(高频|近两年常问)
57.你平时通过什么渠道学习最新的电源技术(中频|一般重要)
58.如果让你设计一款支持宽电压输入的电源,你会考虑哪些关键点(中频|需深度思考)
59.现在的氮化镓(GaN)技术相比传统Si器件有什么优势(高频|近两年常问)
60.我问完了,你有什么想问我们的吗?(面试收尾题)
【小米集团电源工程师】面试题深度解答
Q1:请做一个自我介绍
❌不好的回答示例:
面试官您好,我叫张三,来自某某大学电气工程专业。我在校期间学习成绩还不
错,拿过两次奖学金。我性格比较开朗,平时喜欢打篮球和听音乐。我对电源设计
很有兴趣,大学时候做过几个课程设计,比如做过一个简单的降压电路。我觉得小
米是一家很大的公司,我很向往这里的氛围,希望能有机会加入你们,我会努力工
作的。
为什么这么回答不好:
1.缺乏核心竞争力:内容过于通用,奖学金和爱好无法体现“电源工程师”的专业匹配度,未
能展示解决复杂工程问题的能力。
2.项目经历单薄:仅提到“简单的降压电路”而无具体拓扑、指标或难点描述,让面试官感觉
到技术深度不足,像是一个未经过实战的新手。
3.动机空洞:“向往大公司”和“努力工作”是无效的表决心,没有结合小米的产品线(如手机
快充、IoT设备)来谈个人价值贡献。
高分回答示例:
面试官好,我叫xxx,硕士毕业于xxx大学电力电子专业。我对应聘小米电源工程师
岗位有明确的准备,主要基于我过去3年在开关电源设计领域的积累,这里我从三
个方面介绍自己:
首先是专业技能方面,我从研一开始便深耕DC-DC和AC-DC变换器设计,非常熟
悉Buck、Boost以及LLC谐振拓扑。我能熟练使用Simplis进行环路仿真,并具备4
层板以上的高功率密度PCBLayout经验,特别是在处理高频噪声干扰方面有自己
的一套方法论。
其次是项目实战经验,我曾主导过一款65W氮化镓快充适配器的开发项目。该项目
中,我面临的最大挑战是在极小体积下解决散热与EMI的矛盾。我通过优化变压器
绕组结构减小漏感,并引入有源钳位技术,最终将满载效率提升至93.5%,同时通
过了EN55032的B级辐射标准。这段经历让我对磁性元件设计和安规标准有了深刻
理解。
最后,我长期关注小米在消费电子领域的电源创新,特别是小米在无线充和百瓦级
快充上的突破。我不仅熟悉常规电源开发流程,也对BMS电池管理系统有涉猎。我
希望利用我在高频电力电子方面的技术积累,为小米IoT产品线的电源小型化和高效
率设计贡献力量。
Q2:画出Buck电路的拓扑结构,并详细讲解其工作原理
❌不好的回答示例:
Buck电路就是一个降压电路。它的结构大概是一个开关管、一个二极管、一个电感
和一个电容。工作原理就是,当开关管导通的时候,电流流过电感,给电容充电,
输出电压上升;当开关管关断的时候,电感里的电流不能突变,就通过二极管续
流,给负载供电。通过调节占空比D,就可以控制输出电压,公式是Vout等于Vin乘
以D。
为什么这么回答不好:
1.描述缺乏逻辑颗粒度:虽然大体流程对,但没有结合“伏秒平衡”或“电感充放电方程”来解
释,显得理论基础不够扎实。
2.忽视关键物理过程:未提及开关导通和关断瞬间的电压/电流波形变化(如电感电流纹
波、节点电压跳变),这是工程师排查故障的基础。
3.缺少工程视角:仅仅背诵了课本公式,没有提到实际应用中(如CCM/DCM模式)的区
别,给面试官一种“只会纸上谈兵”的感觉。
高分回答示例:
关于Buck电路,其核心拓扑由输入电容、上管MOSFET、续流二极管(或下管
MOS)、储能电感L和输出电容C组成。我们可以将其工作过程分为两个主要模态
来详细解析,假设电路工作在CCM(连续导通)模式下:
第一阶段是开关管导通(Ton)时期。此时输入电压加在LC滤波器输入端。二
极管反向截止,电感两端的电压为。根据法拉第电磁感应定律
,电感电流以斜率线性上升,电感正在储存磁场能
量,同时电流流向负载并给输出电容充电。
第二阶段是开关管关断(Toff)时期。此时开关节点SW电压被拉低。由于电感电
流不能突变,感应电动势使二极管导通(或同步整流下管导通)进行续流。电感两
端电压变为(忽略二极管压降)。此时电感电流以斜率线性下降,
电感释放之前储存的能量给负载供电。
基于稳态工作时电感两端电压在一个周期内的伏秒积为零(Volt-Second
Balance),我们可以推导出,整理得到传
输函数。
在实际工程设计中,我还特别关注SW节点的振铃问题,这通常是由寄生电感和二
极管结电容谐振引起的,通常需要设计Snubber电路或优化Layout环路来抑制,以
防止EMI超标。
Q3:介绍一下你做的项目中遇到的最大的难点,以及你是如何解决的
❌不好的回答示例:
我印象最深的是做那个100W电源的时候,效率一直提不上去,发热很严重。当时
真的很头疼,老板催得又急。后来我就一直在实验室调,试了很多种方法,换了
MOS管,又重绕了变压器。最后发现是磁芯选小了,换了个大一号的磁芯,发热就
解决了,效率也达标了。这个过程让我觉得坚持就是胜利,只要多尝试总能解决问
题。
为什么这么回答不好:
1.归因模糊:“试了很多方法”是典型的低效工程表现,没有展示出分析问题的思路(如损耗
分析、热成像定位等),显得像在“碰运气”。
2.缺乏数据量化:效率“提不上去”是多少?“发热严重”是多少度?解决后提升了多少?没有
数据支撑的案例毫无说服力。
3.技术含量低:“磁芯选小了”属于设计初期的低级计算错误,将其作为“最大难点”反而暴露
了基础设计能力的不足。
高分回答示例:
在我负责的一款高功率密度适配器项目中,遇到的最大难点是EMI辐射干扰在
30MHz-50MHz频段超标约6dB。当时项目已接近量产,PCB改板空间极小。
我的解决思路分为三步:
首先是源头定位。我使用频谱分析仪配合近场探头进行扫描,发现干扰源主要集中
在副边同步整流MOS管的开关节点。通过示波器观察,发现该节点在关断瞬间存在
高达80V的高频振铃,频率正好对应超标频段。计算分析后,确认为MOS管寄生电
容与变压器漏感形成了LC谐振。
其次是方案验证。考虑到不能改板,我排除了重新Layout这一选项。我尝试了两种
方案:一是在MOS管两端并联RC吸收电路(Snubber),二是在栅极增加驱动电
阻。经过Simplis仿真和实测对比,增加驱动电阻会严重恶化效率,而RC吸收虽然
会带来约0.3W的额外损耗,但能有效抑制振铃峰值。
最后是参数优化与权衡。为了在EMI合规和效率之间找到平衡点,我并没有直接套
用经验值,而是通过计算谐振阻抗,选取了特征阻抗匹配的电阻值,并微调电容容
量。最终,我将振铃幅度降低了40%,EMI测试余量达到了3dB以上,虽然整体效
率牺牲了0.2%,但成功保证了项目按时交付。这个案例让我深刻体会到,电源设计
本质上是各参数间的权衡艺术。
Q4:说明CCM(连续导通模式)和DCM(断续导通模式)的区别及判断条件
❌不好的回答示例:
CCM就是连续模式,DCM是断续模式。区别就是CCM的电感电流一直有,不会
断;DCM的电流中间会断开,变成零。一般来说负载比较大的时候是CCM,负载
小的时候就变成DCM了。判断条件就是看电感量大不大,或者看负载电流是不是太
小了。设计的时候通常都是设计在CCM模式下的。
为什么这么回答不好:
1.表述过于口语化:缺乏专业术语,仅仅描述了表面现象,没有涉及传递函数、增益变化
等深层原理。
2.判断条件不精准:仅仅说“负载大小”是不够的,没有给出具体的临界电感计算公式或纹波
率(RippleRatio)的概念。
3.思维局限:认为“通常设计在CCM”是片面的,实际上反激等拓扑经常设计在DCM或QR
模式,这种说法暴露了知识面的狭窄。
高分回答示例:
CCM和DCM的主要区别在于开关周期内电感电流是否会降至零并保持一段时间。
这两种模式在传递函数、环路特性及器件应力上有显著不同。
1.物理现象与波形:
CCM:电感电流在开关管导通瞬间不为零,电流波形呈梯形。二极管反向恢复损耗较
大。
DCM:电感电流在周期结束前已降至零,电流波形呈三角形。DCM下二极管自然关
断,无反向恢复问题,但峰值电流较大,导通损耗高。
2.传递函数差异:
CCM下,Buck电路的电压增益,与负载电流无关,系统呈现二阶特性。
DCM下,电压增益变为非线性函数,与负载电流、电感量和频率均有关,且系统
在一阶极点处表现更像一阶系统,这直接影响环路补偿的设计。
3.判断条件与临界点(BCM):
判断依据是比较平均负载电流()与电感纹波电流的一半()。
当时,工作在CCM。
当时,进入DCM。
临界电感量计算公式为:。在实际设计中,我们通常根据应用
场景(如是否需要高轻载效率)来决定选择哪种模式,例如在小功率反激中,
DCM往往因其控制简单且无二极管反向恢复而被优先采用。
Q5:环路稳定性中,相位裕度和增益裕度的物理意义及推荐值是多少
❌不好的回答示例:
环路稳定性就是看电源会不会震荡。相位裕度一般要大于45度,增益裕度要大于
10dB。如果这两个值不够,电源就会不稳定,输出电压会乱跳或者啸叫。我们在设
计的时候要画伯德图来看这两个值,如果不行就调一下补偿网络,改改电阻电容的
值,直到满足这两个条件为止。
为什么这么回答不好:
1.知其然不知其所以然:只是背诵了教科书上的推荐值,没有解释这些值代表的物理意义
(如系统对参数变化的容忍度)。
2.缺乏瞬态响应的关联:没能将相位裕度与时域上的“超调量”和“调节时间”联系起来,这是
电源动态性能的关键。
3.调试方法单一:仅提到“改电阻电容”,没有具体说明是调节零点还是极点,以及如何通过
TypeII或TypeIII补偿器来针对性优化。
高分回答示例:
环路稳定性是评价开关电源在受到扰动(如负载突变)后能否恢复稳态的关键指
标。
1.物理意义:
相位裕度(PhaseMargin,PM):是指在环路开环增益为0dB(穿越频率)处的相
位,与-180°之间的差值。物理上,它反映了系统的阻尼特性。PM越小,系统阶跃响
应的超调量越大,振铃越严重;PM越大,系统反应越慢但越稳。
增益裕度(GainMargin,GM):是指在相位达到-180°频率处的增益衰减量(通常取负
值或正dB值)。它反映了系统在变成振荡器之前,增益还能增加多少倍,代表了系统
对器件老化、温漂等参数变化的容忍度。
2.推荐值与工程折中:
相位裕度:工业界通常推荐45°~60°。45°是最低底线,对应约1.3倍的过冲;60°通
常被认为是最佳折中点,既保证了快速的动态响应,又没有明显的振铃。
增益裕度:一般要求>10dB。这保证了即使批量生产中元器件参数离散,系统也不
会因为增益变化而失稳。
3.设计考量:
在小米这样的消费电子应用中,由于CPU/GPU负载跳变极快,我们有时会为了
追求极高的动态响应速度(带宽),而将相位裕度设计在45°左右,但这必须配
合严格的蒙特卡洛分析,确保在全温全压范围内系统不发生振荡。
Q6:请画出Boost电路的拓扑结构及关键节点的波形图
❌不好的回答示例:
Boost是升压电路。结构就是电感在最前面,然后是开关管对地,后面是二极管和
电容。波形的话,开关管导通的时候电感电流上升,关断的时候电流下降。输出电
压是平直的直流电,但会有一些纹波。开关节点的电压是方波,高电平就是输出电
压,低电平是0。
为什么这么回答不好:
1.描述缺乏空间感:文字描述电路结构容易产生歧义,特别是“电感在最前面”这种非专业表
述。
2.波形细节缺失:忽略了DCM和CCM模式下波形的区别,也未提及二极管反向恢复带来的
尖峰。
3.关键关系未点明:没有说明在关断期间实际上是,且忽略了电感电流纹
波率对电路应力的影响。
高分回答示例:
Boost电路(升压斩波器)的拓扑结构为:输入电源串联电感,电感后级连接
开关管(对地)和二极管(串联),二极管后接输出电容和负载。
关键节点波形分析(以CCM模式为例):
1.电感电流():
导通时:电感两端电压为,电流以斜率线性上升,此时电感储能。
关断时:电感极性反转,两端电压为(负值),电流以斜率
线性下降,能量释放给输出。
特点:输入电流是连续的,但带有三角波纹波,这对前级滤波要求较低。
2.开关节点电压(或):
导通时:(忽略导通压降)。
关断时:(二极管压降)。
注意:这里的电压应力是而非,这是选型MOS管的关键依据。
3.二极管电流():
呈脉冲状。仅在关断期间有电流流过,这意味着输出电容必须承受极大的纹波电流
有效值(RMS),这也是Boost电路设计中输出电容选型的难点所在。
Q7:LDO(低压差线性稳压器)和DC-DC开关电源的区别及选型依据
❌不好的回答示例:
LDO比较简单,只有三个脚,外围元件少,便宜,但是效率低,发热大。DC-DC
效率高,不怎么发热,但是电路复杂,有电感电容,成本高,纹波也大。选型的时
候,如果压差不大电流小就用LDO,压差大电流大就用DC-DC。比如5V转3.3V可
以用LDO,12V转3.3V就得用DC-DC了。
为什么这么回答不好:
1.对比维度单一:仅关注了效率和成本,忽略了噪声(PSRR)、瞬态响应、板级空间等
关键指标。
2.定性不定量:“压差不大”是多少?“电流大”是多少?缺乏工程上的量化标准(如0.5W功耗
界限)。
3.技术理解浅:没解释LDO为什么效率低(工作在放大区相当于可变电阻),也没提到
LDO在射频/模拟电路供电中的不可替代性。
高分回答示例:
LDO和DC-DC是电源管理中的两把利剑,它们的本质区别在于工作原理和应用场
景:
1.工作原理与效率:
LDO:调整管工作在放大区,相当于一个自适应的可变电阻分压。其效率
。当压差大时,多余的功率全部转化为热量耗散,只适合小压差、小电
流场景。
DC-DC:利用开关管的高频斩波和储能元件(L、C)进行能量转换。理论效率可达
100%,实际通常在85%-95%之间,且能实现升压、降压、反压等多种变换。
2.噪声与响应:
LDO:无开关噪声,具有极高的电源抑制比(PSRR),输出纹波极低(级
别),瞬态响应极快。
DC-DC:存在开关纹波和EMI干扰,通常需要后级滤波。
3.选型依据(以手机设计为例):
首选LDO的场景:给对噪声敏感的模拟/射频电路供电(如PLL、ADC、Camera
AnalogPower);或者压差极小(如1.8V转1.5V)且电流不大时,LDO的成本和体积
优势明显。
首选DC-DC的场景:核心供电(如CPU/GPU,电流几十安培),必须用多相Buck;
或者压差大(如12V转3.3V),此时用LDO会导致严重发热。
混合使用:在需要通过EMI测试且对噪声敏感的场合,常用“DC-DC降压+LDO稳
压”的二级架构,兼顾效率与噪声。
Q8:什么是米勒效应?它是如何产生的?在电源设计中如何消除或利用
❌不好的回答示例:
米勒效应就是MOS管那个Cgd电容引起的。在开关的时候,它会让电压波形上出现
一个平台,叫米勒平台。这个平台会让开关速度变慢,损耗变大。产生原因就是电
容两端电压变化,把电流反馈回来了。消除的话,就是加大驱动电流,或者用好一
点的MOS管。利用的话,好像一般都是要消除它,没怎么听说要利用它的。
为什么这么回答不好:
1.原理表述不清:没点出核心机制——电压放大作用使得等效输入电容成倍增加。
2.影响分析片面:只说了损耗变大,没提到米勒效应可能导致的误导通(dv/dt误触发)这
一严重可靠性问题。
3.忽视正面价值:实际上米勒效应限制了di/dt和dv/dt,在EMI优化中是有意被利用来减缓开
关速度、降低辐射的。
高分回答示例:
米勒效应是指在反相放大电路中,输入输出之间的分布电容(MOSFET中的或
BJT中的)被等效放大到输入端的现象。
1.产生机理与米勒平台:
在MOSFET开启过程中,当上升超过阈值电压,漏极电流开始流动,开始
下降。此时,两端的电压迅速变化(从变到0),这需要驱动电路提供巨大
的充电电流。这导致驱动电流主要用于给充电,而非提升
,从而在栅极波形上形成一段平坦的区域,即米勒平台。
2.负面影响与消除:
开关损耗:米勒平台延长了电压电流交叠的时间,显著增加了开关损耗。
误导通风险:在桥式电路中,互补管快速开通产生的高会通过耦合到关断管
的栅极,可能导致直通炸机。
消除/缓解:选用(即Crss)较小的MOS管;使用强电流驱动(图腾柱或专用
DriverIC);在栅极增加负压关断或米勒钳位(MillerClamp)电路。
3.正面利用(EMI优化):
并不是所有时候都要消除米勒效应。在EMI整改中,我们有时会故意增大栅极电
阻,延长米勒平台时间,从而降低开关节点的和,虽然牺牲了少许
效率,但能有效抑制高频噪声辐射,这是平衡效率与EMI的常用手段。
Q9:详细讲解反激变换器(Flyback)的工作原理及RCD吸收电路的作用
❌不好的回答示例:
反激变换器就是带变压器的Buck-Boost。开关管开的时候,变压器存能量;关的时
候,能量传到副边去。因为它结构简单,成本低,所以小功率电源用得特别多。
RCD吸收电路就是由电阻、电容、二极管组成的,接在变压器初级。它的作用是保
护MOS管,防止电压太高把管子击穿。因为变压器有漏感,关断的时候会有尖峰,
RCD就是把这个尖峰吸收掉。
为什么这么回答不好:
1.细节缺失:没提到反激变压器本质是“耦合电感”,且必须有气隙(AirGap)来防止磁饱
和。
2.RCD原理解析浅:没解释电容钳位电压是如何建立的,以及电阻R在其中消耗能量的角
色。
3.工程盲点:没提到RCD对效率的影响,以及如何权衡钳位电压与MOS管耐压的关系。
高分回答示例:
反激变换器(Flyback)本质上是一个隔离型的Buck-Boost变换器,其变压器实际
上是一个双绕组耦合电感。
1.工作原理:
Ton阶段:原边MOS管导通,输入电压加在原边绕组,电流线性上升,磁芯储存能
量。此时副边二极管因感应电压反向而截止,负载由输出电容供电。
Toff阶段:MOS管关断,原边电流切断。根据楞次定律,绕组极性反转,副边二极管
导通,磁芯中储存的能量传递到副边,给电容充电并供给负载。
关键点:反激变压器通常需要磨气隙(AirGap)以提高直流偏置下的抗饱和能力。
2.RCD吸收电路(Snubber)的作用:
在MOS管关断瞬间,由于变压器存在漏感(LeakageInductance),漏感能量
无法传递到副边,这部分能量会与MOS管输出电容发生高频谐振,产生极高的电
压尖峰(),叠加在之上,极易击穿MOS管。
工作机制:当MOS关断,漏极电压升高超过时,吸收二极管导通,漏感电
流给电容C充电,将电压钳位。当MOS导通或振荡回落时,电容C通过电阻R放电,将
漏感能量以热能形式消耗掉。
设计权衡:钳位电压设得越低,MOS管越安全,但漏感电流衰减越快,电阻R上的损
耗越大,效率越低。通常我们将MOS管的电压应力控制在耐压值的80%-90%之间。
Q10:电感饱和会有什么现象?在设计中如何避免电感饱和
❌不好的回答示例:
电感饱和就是电流太大了,磁芯装不下了。现象就是电感会很烫,甚至烧坏。然后
输出电压可能稳不住,纹波变大。在示波器上看,电流波形会突然变大。避免的方
法就是选个大点的电感,或者选饱和电流大一点的磁芯。计算的时候留点余量,不
要让电流超过规格书里的Isat值。
为什么这么回答不好:
1.现象描述不专业:“突然变大”不够具体,应描述为斜率(di/dt)急剧上升。
2.后果认识不足:电感饱和最直接的后果往往不是电感烧坏(那是热积累),而是因为电
流飙升导致MOS管过流炸机。
3.设计方法单一:仅仅说“选大一点”,没有涉及到具体的计算或气隙调整等深层设计
手段。
高分回答示例:
电感饱和是指磁性材料的磁感应强度达到其物理极限,磁导率急剧下降(接近空
气磁导率)的现象。
1.饱和现象:
波形畸变:在示波器上观察电感电流,正常应该是线性的三角波或锯齿波。一旦饱
和,电流斜率会瞬间急剧增大(因为L剧减),波形呈现向上弯曲的尖
刺状。
器件损坏:这种瞬间的电流尖峰往往远超MOS管的额定电流或电流采样电阻的量程,
极易导致MOS管过流击穿或控制器误触发OCP保护。
热失控:饱和导致磁滞损耗和铜损激增,电感温度迅速升高,而高温又会进一步降低
饱和磁通密度,形成正反馈,最终烧毁器件。
2.设计中的避免策略:
严格计算:根据公式,确保最大工作点下的磁通密度低于材质
的饱和磁通(如铁氧体通常在0.3T左右),并预留20%-30%的余量(考虑到高温下
会下降)。
关注Isat指标:选型时,必须保证电感的饱和电流(通常定义为电感量下降30%
时的电流)大于电路的峰值电流(包含直流分量+交流纹波的一半)。
增加气隙(AirGap):在反激变压器或PFC电感设计中,通过增加气隙可以降低有
效磁导率,从而显著提高抗饱和能力,这是防止直流偏置饱和最有效的手段。
Q11:MOSFET的开关损耗和导通损耗怎么计算
❌不好的回答示例:
MOS管的损耗主要就是两部分。导通损耗好算,就是。电流平方乘以导通电阻
Rds(on)。开关损耗比较复杂,是开关过程中产生的,因为电压和电流有重叠。计
算公式好像是电压乘以电流再乘以开关时间,还要乘以频率。反正频率越高,开关
损耗越大。我们在选型的时候,尽量选Rds(on)小的,开关速度快的管子。
为什么这么回答不好:
1.公式表述模糊:对开关损耗的计算公式缺乏准确性,没有区分开通损耗和关断损耗,也
忽略了系数(如1/2或更复杂的积分近似)。
2.忽视关键参数变化:是随温度变化的(高温下可能增加50%-100%),简单的
如果不考虑温度系数会导致严重的热设计失误。
3.缺乏驱动损耗:也就是的充放电损耗(),在高频应用中这部分不可忽略。
高分回答示例:
MOSFET的损耗主要由导通损耗、开关损耗和驱动损耗三部分组成,精确计算对热
设计至关重要。
1.导通损耗():
注意点:必须使用电流的有效值()而非平均值。同时,具有正温度系
数,计算时应取结温(如100°C)下的阻值,通常是数据手册标称值(25°C)的1.5
倍左右。
2.开关损耗():
发生在开通和关断的过渡过程,电压与电流存在交叠区。
注意点:和是电压电流交叠的等效时间,受栅极驱动电阻、栅极电荷
等参数影响。对于硬开关拓扑,这往往是高频下的主导损耗;对于软开关(如
ZVS),这部分损耗几乎为零。
3.驱动损耗()和输出电容损耗():
:这是驱动IC消耗的功率。
:在硬开关开通瞬间,寄生电容能量被释放到通道电
阻中发热。
总结:低频应用重在降低(导通损耗),高频应用重在降低和(开关
损耗)。
Q12:解释一下电源中的纹波(Ripple)和噪声(Noise),以及如何测试它们
❌不好的回答示例:
纹波就是输出电压上的波动,一般是低频的,和开关频率一样。噪声是高频的尖
刺,看起来很乱。测试的时候就用示波器探头点在输出电容上测。要注意把探头上
的夹子去掉,用接地弹簧,不然测出来的噪声会很大,不准确。还有就是示波器带
宽要限制一下,不然干扰太多。
为什么这么回答不好:
1.定义不严谨:没说明纹波来源于电容充放电,噪声来源于开关瞬态和寄生参数谐振。
2.测试方法细节缺失:仅提到“接地弹簧”,没提到探头倍率、耦合方式(ACCoupling)、
带宽限制的具体数值(通常20MHz)。
3.缺乏位置意识:没强调测试点必须紧靠输出电容(PointofLoad),长引线会引入巨大
的空间辐射干扰。
高分回答示例:
纹波和噪声是衡量电源输出质量的两个不同维度的指标。
1.定义区别:
纹波(Ripple):是与开关频率同频的周期性电压波动。它主要是由输出电容的ESR
(等效串联电阻)和ESL(等效串联电感)以及电容本身的充放电引起的。呈现为三
角波或正弦波。
噪声(Noise):是叠加在纹波上的高频尖峰(Spike)。它主要由开关管开通/关断瞬
间的寄生参数(如变压器漏感、PCB走线电感、二极管反向恢复)谐振产生,频率通
常在MHz甚至GHz级别。
2.标准测试方法(“纹波测试铁律”):
探头处理:严禁使用鳄鱼夹接地线(会形成大环路天线吸收辐射),必须使用接地弹
簧(GroundSpring)或同轴电缆直连,以最小化环路面积。
示波器设置:
耦合方式:选择AC耦合,挡位调至小量程(如20mV/div)以观察细节。
带宽限制:工业标准通常开启20MHz带宽限制,以滤除示波器本身的高频底噪和
非电源产生的辐射干扰(除非是为了分析高频EMI)。
测试位置:探头应直接并联在输出端的最后一个陶瓷电容两端。
在小米的测试规范中,我们还会关注全带宽下的峰峰值,因为某些高频噪声虽然能
量小,但足以干扰敏感的射频模块(如GPS/Wi-Fi),这时可能需要使用500MHz
以上的带宽进行专项分析。
Q13:在PCBLayout中,电源部分的功率环路(PowerLoop)应该注意什么
❌不好的回答示例:
PCB画电源的时候,线要粗,因为电流大。然后地线要铺铜,散热好。功率环路就
是输入电容、开关管、电感那个圈,要尽量小一点。如果环路太大,会有干扰。还
有就是模拟地和数字地要分开,不要混在一起。过孔多打几个,减少阻抗。
为什么这么回答不好:
1.泛泛而谈:“线要粗”、“环路要小”是正确的废话,没有指出具体的“高di/dt回路”是哪一部
分。
2.概念混淆:没区分输入环路(Buck中的关键高频环路)和输出环路的重要性差异。
3.缺乏机理解释:为什么环路要小?是因为寄生电感会导致的电压
尖峰和辐射,这才是Layout的核心逻辑。
高分回答示例:
电源PCBLayout的核心原则是最小化高频变化电流(Highdi/dt)的环路面积。
这对EMI和效率至关重要。
1.识别关键环路:
不同的拓扑,关键环路不同。
Buck电路:关键是输入环路(输入电容->上管->下管/二极管->地)。这部分电
流是断续的梯形波,含有极其丰富的高频分量,必须具有最小的物理包围面积。
Boost电路:关键是输出环路(输出电容->二极管->开关管->地)。
2.具体Layout操作:
电容靠近:输入高频陶瓷电容必须紧挨着MOS管的D极和S极放置。如果是Buck,电
容地端要直接打入功率地层,路径越短越好。
同层走线:尽量在同一层完成功率环路的闭合,避免通过过孔(Via)传输高频脉冲
电流,因为每个过孔都有约1nH的寄生电感,会增加振铃。
SW节点处理:开关节点(SW/LL)是强电压跳变源(Highdv/dt),虽然要通大电
流,但铜皮面积不能无限大,否则会像天线一样向外辐射噪声。应在满足通流和散热
的前提下,尽量减小SW铜皮面积。
3.地层参考:
功率环路下方最好有完整的地平面(GroundPlane)做镜像回流,利用镜像电
流抵消磁通,这是降低EMI辐射最有效的手段之一。
Q14:运算放大器的“虚短”和“虚断”是什么概念,在电源反馈中如何应用
❌不好的回答示例:
虚短就是两个输入端电压相等,虚断就是两个输入端电流为零。这在运放线性区的
时候才成立。在电源反馈里,比如误差放大器,我们用这个原理来设计补偿电路。
把输出电压分压后接到运放负端,基准电压接正端,运放就会调节输出,让这两个
电压相等,这样输出电压就稳了。
为什么这么回答不好:
1.过于教科书:仅复述了定义,没有结合电源环路的实际电路(如TypeII/III补偿器)进行深
入分析。
2.忽略前提:虚短虚断成立的前提是深度负反馈。如果环路开路或饱和,这两个概念就不
适用了,这在电源启动或过载时很常见。
3.应用描述浅:没提到如何利用这两个概念计算极点和零点频率,这才是工程师的日常工
作。
高分回答示例:
“虚短”和“虚断”是分析工作在线性区且具有深度负反馈的运算放大器的两个基本法
则。
1.概念解析:
虚短(VirtualShort):由于运放开环增益无穷大,为了保持有限输出,同相端和反相
端的电位必须无限接近,即。
虚断(VirtualOpen):由于运放输入阻抗无穷大,流入输入端的电流几乎为零,即
。
2.在电源反馈(误差放大器)中的应用:
在开关电源的电压模式控制中,误差放大器(ErrorAmplifier,EA)通常配置为
TypeII或TypeIII补偿网络。
稳态工作点:利用“虚短”,EA会将反馈引脚(FB)的电压强制钳位在基准电压(
)上。例如,若,通过分压电阻设定,输出电压就被锁定在
。
动态补偿计算:利用“虚断”,我们可以认为流过反馈阻容网络的电流完全流向输出
端。结合虚短(FB点为交流地),我们可以轻松列出基尔霍夫方程,推导出补偿网络
的传递函数,从而精确计算零点和极点的位置(例如),以整定环路的相
位裕度和带宽。
Q15:什么是软启动?为什么要设计软启动电路
❌不好的回答示例:
软启动就是让电源慢慢启动,不要一下子起来。因为如果一下起来,电流会很大,
可能会把保险丝烧断,或者把前面的电源拉死。设计软启动就是给一个电容充电,
让基准电压慢慢变大。这样输出电压也就慢慢变大,保护电路。
为什么这么回答不好:
1.表述不专业:“一下起来”、“拉死”等词汇过于口语化。
2.物理机制未深究:没解释清楚为什么启动瞬间电流会大(输出电容相当于短路),也没
提到浪涌电流(InrushCurrent)的具体危害。
3.覆盖面窄:只提到了限制电流,没提到软启动对防止输出电压过冲(Overshoot)和环路
建立过程稳定性的作用。
高分回答示例:
软启动(SoftStart,SS)是指在电源上电初期,强制输出电压按预设斜率缓慢上
升,而非阶跃式建立的过程。
1.设计目的(为什么要软启动):
抑制浪涌电流(InrushCurrent):根据,如果输出电压瞬间建立(
无穷大),输出电容将吸收巨大的充电电流。这不仅可能烧毁保险丝、击穿整
流桥,还可能拉低输入母线电压,导致前级设备掉电。
防止输出过冲(Overshoot):启动瞬间,闭环系统尚未建立稳态,误差放大器可能处
于饱和状态。如果没有软启动,PID调节可能导致严重的超调,损坏后级敏感负载。
2.实现原理:
通常在控制芯片内部或外部有一个SS引脚,连接一个电容。上电时,恒流源给
SS电容充电,电压线性上升。
PWM比较器逻辑:误差放大器的参考电压(或占空比限制)会被SS电压钳位。即
。
随着SS电压逐渐超过内部基准,控制权才移交给内部基准,环路进入正常闭环调节状
态。
在设计小米的大功率充电器时,我们还会根据电网的负载特性,精细调整软启动时
间(通常在几毫秒到几十毫秒),以满足安规对启动冲击电流的限制。
Q16:LLC谐振变换器的工作原理是什么?什么是ZVS和ZCS
❌不好的回答示例:
LLC就是有两个电感一个电容谐振。它效率很高,因为它可以实现软开关。ZVS是
零电压开关,ZCS是零电流开关。LLC可以让MOS管在电压为0的时候开通,损耗
就很小。它一般用在功率比较大的地方,比如几百瓦的电源。工作原理就是频率变
的时候,增益也变,通过调频率来稳压。
为什么这么回答不好:
1.原理简陋:没提到励磁电感参与谐振的关键过程,也没区分两个谐振频率和。
2.ZVS/ZCS机制不明:没解释清楚是如何利用感性电流给寄生电容放电来实现ZVS的。
3.缺乏区域概念:没提到LLC的三个工作区(容性区、感性区),以及为何必须避免进入
容性区(会导致MOS管硬开关炸机)。
高分回答示例:
LLC谐振变换器是一种通过频率调制(PFM)来调节输出电压的软开关拓扑,由谐
振电感、励磁电感和谐振电容组成。
1.工作原理:
LLC有两个谐振频率:串联谐振频率和电感谐振频率
。
通过调节开关频率,改变谐振槽路的阻抗分压比,从而调节增益。
当时(通常设计在此区域),变压器励磁电流参与谐振,帮助实现原边MOS管
的ZVS。
2.软开关概念:
ZVS(ZeroVoltageSwitching):在MOS管导通之前,利用电感电流将MOS管的寄
生电容抽干,使降为0,此时体二极管导通钳位,随后MOS管开通。这消除了
开通损耗和放电损耗,是高频高压电源(如300W以上适配器)效率提升的关键。
ZCS(ZeroCurrentSwitching):在开关管(或二极管)关断时,电流自然过零。
LLC的副边整流二极管天然工作在ZCS状态(当时),消除了反向恢复损耗。
3.设计警示:
设计LLC时必须保证工作在感性区(电压超前电流)。若进入容性区(电流超前
电压),电流反向流动,MOS管开通时体二极管还未恢复,会导致严重的硬开关
和反向恢复电流,极易炸机。
Q17:二极管的反向恢复时间(Trr)对开关电源有什么影响
❌不好的回答示例:
反向恢复时间就是二极管从导通变到截止需要的时间。如果这个时间太长,二极管
关不断,会有反向电流流过。这会增加损耗,让二极管发热。在开关电源里,我们
要选Trr小的管子,比如快恢复二极管或者肖特基二极管。特别是在频率高的时候,
Trr影响更大。
为什么这么回答不好:
1.影响描述单一:只提到了二极管发热,忽略了反向恢复电流对主开关管的致命冲击
(Turn-onLoss激增)。
2.缺乏EMI视角:反向恢复电流的突然截断(Snap-off)会产生极高的,是电源EMI
辐射的主要源头之一,这点未提及。
3.选型逻辑不全:没提到在什么拓扑(如CCM模式Buck)下Trr是致命的,而在某些情况
(如ZCS)下则不重要。
高分回答示例:
二极管的反向恢复时间()是指二极管从正向导通转为反向阻断过程中,PN结
中存储的少子被抽取或复合所需的时间。它对开关电源有三重严重影响:
1.增加开关管的开通损耗:
在CCM模式的Buck或Boost电路中,当开关管开通瞬间,二极管尚未恢复阻断
能力,表现为短路。此时,电源电压直接加在“导通的开关管+短路的二极管”回
路上,产生巨大的反向恢复电流()。这个电流叠加在负载电流上,流过开关
管,导致开关管的开通损耗(Turn-onLoss)成倍增加。
2.EMI噪声源:
反向恢复电流达到峰值后会迅速回落(Snap-off),产生极高的。结合回
路寄生电感,会产生高频振铃电压。这个振铃频率极高(几十
MHz),是传导和辐射测试中最难解决的噪声源之一。
3.效率与热:
过程本身就是一种损耗(),导致二极管严重发热。
应对策略:在高压应用中,优先使用超快恢复二极管(Ultra-FastRecovery);
在对效率要求极高的场合(如小米的快充),我们会采用SiC二极管(几乎无反向
恢复)或同步整流(用MOSFET代替二极管)来彻底解决这一问题。
Q18:如何解决电源设计中的EMI(电磁干扰)问题?有哪些常见整改手段
❌不好的回答示例:
EMI问题很麻烦,一般测试不过就要整改。常见的方法就是加滤波器,比如在输入
端加共模电感和X电容、Y电容。如果辐射不过,就在线上套磁环,或者用屏蔽罩把
电源包起来。还有就是改Layout,地线画好一点。如果还不行,就调一下驱动电
阻,把开关速度变慢一点,波形不要那么陡,这样干扰就小了。
为什么这么回答不好:
1.缺乏系统性:只是罗列了手段,没有按照“源头抑制、路径切断、受体保护”的逻辑分类。
2.机理不清:没解释共模(CM)和差模(DM)噪声的区别及对应策。比如X电容滤差
模,Y电容滤共模,不能混淆。
3.手段初级:“套磁环”是事后补救的笨办法,不是设计阶段的优选。忽略了抖频
(FrequencyJittering)等现代IC的标配技术。
高分回答示例:
解决EMI问题需要从源头(Source)、耦合路径(Path)、接收端(Receiver)
**三个维度入手,且必须区分**传导干扰(低频)和辐射干扰(高频)。
1.源头抑制(最有效):
减缓开关边沿:增大MOS管的栅极驱动电阻,或者在开关节点加Snubber(RC吸
收),降低和,但这会牺牲效率,需权衡。
减小高频环路:优化PCBLayout,死死扣住Buck输入环路或Boost输出环路的面积,
减小天线效应。
抖频技术(FrequencyJittering):选用带抖频功能的控制IC,将能量分散到一定带宽
内,降低单频点的峰值(准峰值测试QP极有效)。
2.路径切断(滤波):
差模滤波:使用型滤波器(CLC),增加X电容。
共模滤波:使用共模电感(CMC)和Y电容。Y电容连接输入线与大地,为共模噪声
提供低阻抗回流路径。注意Y电容漏电流受安规限制。
3.屏蔽与接地:
法拉第屏蔽:在变压器初次级之间增加屏蔽铜箔,切断共模噪声通过变压器寄生电容
耦合到副边的路径。
金属屏蔽罩:针对高频辐射,将敏感电路或噪声源用金属罩屏蔽。
在实际项目中,我通常会先通过频段分析(如30MHz-50MHz通常是MOS管振铃,
100MHz以上通常是二极管反向恢复)来定位源头,精准下药,而不是盲目加器
件。
Q19:介绍一下带隙基准(BandgapReference)的原理
❌不好的回答示例:
带隙基准就是产生一个不受温度影响的电压。它的原理是利用三极管的Vbe电压是
负温度系数,然后还有一个正温度系数的电压,把它们加起来,温度系数就抵消
了,变成0了。这个电压大概是1.25V左右,和硅的能隙差不多。它是电源芯片内部
最重要的参考电压。
为什么这么回答不好:
1.深度不够:虽然说对了正负温度系数抵消,但没具体说明正温度系数电压()是怎么
产生的(利用两个电流密度不同的BJT的之差)。
2.公式缺失:没有给出核心公式,这是解释Bandgap原理的灵
魂。
3.数值僵化:现在的低压工艺早已实现了Sub-1VBandgap(如0.6V或0.8V),还在死守
1.25V说明对新工艺不了解。
高分回答示例:
带隙基准(BandgapReference)旨在提供一个与电源电压、工艺波动和温度无关
的稳定参考电压。其核心思想是温度补偿。
1.基本原理(正负抵消):
负温度系数(CTAT):双极型晶体管(BJT)的基极-发射极电压具有负温度系数,
约为。
正温度系数(PTAT):利用两个工作在不同电流密度下的BJT,其之差(
)与热电压成正比,具有正温度系数(为玻尔兹曼常
数,为绝对温度)。
2.核心公式:
通过电路将放大倍后与相加,得到基准电压:
调整系数,使得正负温度系数在室温附近相互抵消,从而获得零温度系数
(ZeroTC)的电压。
3.物理意义:
当温度系数为零时,输出电压恰好接近硅在0K时的禁带宽度电压(约
1.205V),这也是“带隙”名称的由来。在现代低压CMOS工艺中,我们通常利用
电流模加法产生低于1V的基准电压,以适配核心电压日益降低的数字电路。
Q20:开关电源中采样电阻(CurrentSenseResistor)的选型注意事项
❌不好的回答示例:
采样电阻就是用来测电流的。选型的时候主要看阻值和功率。阻值要小一点,不然
损耗大。功率要够大,不然会烧掉。比如算出来损耗是0.5W,就选个1W的电阻。
还有就是精度要高一点,用1%的。一般放在MOS管下面或者电感后面。
为什么这么回答不好:
1.参数考虑不全:忽略了最重要的寄生电感(ESL)。在高频开关电源中,采样电阻的
ESL会引入巨大的开关噪声,导致误触发。
2.热设计粗糙:没提到温度系数(TCR)。大电流采样时电阻发热,如果TCR大,阻值漂
移会导致过流保护点偏移。
3.封装影响:没提到封装形式(长边电极vs短边电极)对散热和ESL的影响。
高分回答示例:
采样电阻(CurrentSenseResistor)虽小,却是电流模式控制和OCP保护精度
的基石。选型时需关注以下四个核心维度:
1.阻值与功耗的权衡:
阻值选择需平衡采样信号幅度(信噪比)与损耗。信号太小(如<50mV)易受噪声干
扰,太大则损耗显著()。
注意:必须按电流的有效值(RMS)计算发热,按峰值电流计算采样电压范围。
2.低寄生电感(LowESL):
在高频开关环境下,电阻的寄生电感会产生的尖峰电压,干扰
控制器采样。
对策:优先选用长边电极(Long-sidetermination)封装或专门的金属合金电阻,避
免使用线绕电阻或普通厚膜电阻。
3.温度系数(TCR):
采样电阻通常工作温度较高。普通电阻TCR可能达几百ppm,导致高温下阻值变
大,过流保护点提前。
对策:选用低TCR(如<50ppm/°C)的合金电阻,确保全温域下的控制精度。
4.开尔文连接(KelvinConnection):
在PCBLayout时,采样线必须采用差分走线,直接从电阻焊盘内侧引出(四线
法),避开大电流流过的焊盘区域,以消除焊锡接触电阻和铜箔电阻引入的测量
误差。
Q21:什么是同步整流?相比二极管整流有什么优缺点
❌不好的回答示例:
同步整流就是用MOS管代替二极管进行整流。因为二极管有压降,导通的时候损耗
比较大,特别是肖特基二极管也有0.4V左右的压降。如果输出电流很大,效率就很
低。用了MOS管之后,导通电阻很小,损耗就小了,效率能提高很多。缺点就是
MOS管比二极管贵,而且驱动电路比较复杂,需要专门的控制芯片来控制它的开关
时间,不然容易出问题。
为什么这么回答不好:
1.定量分析缺失:仅定性说了“效率提高”,没有算出具体的损耗差异(vs
),缺乏工程师的数据敏感度。
2.技术难点轻描淡写:只说了“驱动复杂”,没点出核心风险点——死区时间控制不当导致的
倒灌电流或直通炸机。
3.应用场景局限:没提到轻载下的效率问题(Gate驱动损耗占比上升),以及如何处理
DCM模式下的关断策略。
高分回答示例:
同步整流(SynchronousRectification,SR)是利用通态电阻极低的专用功率
MOSFET,来取代传统整流二极管的技术。
1.核心优势(效率质变):
损耗对比:传统二极管(即使是肖特基)有约0.4V-0.7V的固定压降,损耗
。而SRMOSFET表现为电阻特性,损耗。在
低压大电流应用中(如5V/10A),二极管损耗可能达4W,而SR(假设
)仅为0.2W,效率提升巨大。
热设计收益:极低的损耗意味着散热片体积可以大幅缩小甚至取消,这对于追求极致
体积的小米充电器至关重要。
2.缺点与挑战:
成本与复杂度:需要额外的SR控制器和MOSFET,BOM成本上升。
控制难度(死区与倒灌):必须精确控制SR管的关断时机。若关断太晚(尤其在
DCM模式下),电感电流反向流过SR管(从输出端倒吸能量),会导致效率恶化甚至
电压飙升;若关断太早,体二极管导通,又会产生反向恢复损耗。
3.应用策略:
在设计中,我们通常采用“自适应关断”技术,通过检测电压在过零点附近迅
速关断MOS。同时,在轻载模式下,为了避免驱动损耗大于导通损耗收益,通常
会禁用同步整流(GreenMode),回退到二极管整流模式。
Q22:伯德图(BodePlot)怎么看?如何通过伯德图判断系统稳定性
❌不好的回答示例:
伯德图就是看增益和相位的图。上面一条线是增益,下面一条线是相位。我们要看
穿越频率,就是增益为0dB的地方。在这个频率点,相位裕度要够大,一般大于45
度。如果相位掉到-180度的时候,增益还大于0dB,那系统就会震荡。我们用网络
分析仪扫一下就能得到这个图。通过这个图可以调整补偿参数,让电源稳定工作。
为什么这么回答不好:
1.逻辑顺序混乱:只是碎片化地蹦出几个术语,没有按照“定义指标-判据-物理意义”的逻辑
展开。
2.忽略带宽意义:只谈了稳定性,没提到穿越频率(带宽)对动态响应速度(Load
Transient)的决定性影响。
3.判据不严谨:没解释清楚为什么是-180度(负反馈变成正反馈),也没提到增益斜率
(-20dB/dec)对稳定性的辅助判断作用。
高分回答示例:
伯德图是频域分析的核心工具,包含幅频特性(Gain)和相频特性(Phase)两条
曲线,用于评估闭环系统的稳定性和动态性能。
1.三个关键判据:
穿越频率(CrossoverFrequency,):增益曲线穿过0dB线的频率。它代表了系
统的带宽。越高,系统对负载跳变的响应越快,但抗干扰能力变差。通常设计为开
关频率的1/10到1/5。
相位裕度(PhaseMargin,PM):在处,相位曲线距离-180°还有多少余量。PM
衡量系统的阻尼大小,推荐值45°(临界阻尼,响应快主要)到60°(过阻尼,无振
铃)。
增益裕度(GainMargin,GM):在相位达到-180°的频率处,增益距离0dB的衰减
量。GM衡量系统参数变化下的稳定性底线,通常要求>10dB。
2.稳定性判断逻辑:
奈奎斯特判据简化版:如果在处,相位滞后未达到180°(即PM>0),且在相位穿
越-180°时增益小于0dB(即GM>0),则系统闭环稳定。
斜率判断:在0dB穿越点附近,增益曲线的斜率最好保持在**-20dB/dec**。如果
是-40dB/dec,意味着有两个极点重合,相位急剧下降,极难保证相位裕度。
3.实战调整:
如果在测试中发现PM不足(如只有30°),表现为阶跃响应有严重振铃。此时我
通常会通过调整补偿网络(如增大TypeII补偿的零点电容),提升处的相位,
或者降低带宽来换取稳定性。
Q23:输入电容和输出电容的ESR(等效串联电阻)对电路有什么影响
❌不好的回答示例:
电容都有ESR,就是里面有个电阻。输入电容的ESR如果太大,发热会很严重,因
为输入端电流纹波大。输出电容的ESR如果大了,输出电压的纹波就会变大,因为
纹波电压等于纹波电流乘以ESR。所以我们都要选ESR小的电容,比如陶瓷电容。
电解电容ESR比较大,一般都要并联几个用。ESR对环路好像也有点影响,会增加
一个零点。
为什么这么回答不好:
1.分析维度单一:主要集中在纹波和发热,对环路稳定性的影响(零点位置)语焉不详。
2.忽略ESL:在高频下,ESL的影响往往比ESR更致命,回答中完全未提及。
3.缺乏辩证思维:认为“都要选ESR小”是片面的。在某些控制模式(如COT)或LDO输出
端,过小的ESR反而会导致系统不稳定,必须人为增加ESR。
高分回答示例:
ESR是电容非理想性的重要参数,对电源的热、纹波及环路特性有决定性影响。
1.输入电容ESR的影响(热与寿命):
在Buck电路中,输入电容承受巨大的脉冲电流(RMS值约为一半输出电流)。
热耗散:。ESR过大直接导致电容过热,缩短电解电容寿命甚
至爆浆。
输入电压跌落:大ESR会导致开关瞬间输入端电压产生严重毛刺,可能触发控制芯片
的UVLO(欠压锁定)。
2.输出电容ESR的影响(纹波与环路):
输出纹波:纹波电压(当ESR主导时)。对于低压大电流
CPU供电,必须使用MLCC或POSCAP等超低ESR电容来满足±1%的电压精度。
环路零点(ESRZero):ESR与电容C形成一个左半平面零点。
负面:高频处的零点会提升增益,可能导致环路无法穿越0dB线,引入高频振荡。
正面:在传统的电压模式控制中,有时利用ESR零点来抵消LC双极点的相移,增
加相位裕度。如果替换为极低ESR的陶瓷电容,反而可能因为缺少这个零点而导致
失稳,需要重新设计补偿网络。
Q24:你了解的常见锂电池充电管理(BMS)策略有哪些(如CC/CV)
❌不好的回答示例:
给锂电池充电主要就是CC和CV模式。CC就是恒流充电,电流不变,电压慢慢升。
等电压到了4.2V,就变成CV模式,恒压充电,电流慢慢变小。等电流小到一定程
度,就充满了,停止充电。还有就是要注意温度,太热了不能充。现在还有快充,
电压电流都很大,但是原理应该差不多,只是分了几个阶段。
为什么这么回答不好:
1.流程缺失:漏掉了至关重要的涓流充电(Pre-charge)阶段,这对过放电电池的恢复至
关重要。
2.参数模糊:“小到一定程度”是非工程语言,应明确为截止电流(如0.05C)。
3.缺乏BMS全局观:仅谈了充电曲线,没提到电芯均衡(Balancing)、SOC估算、JEITA
温度规范等BMS核心功能。
高分回答示例:
锂电池充电策略需要严格遵循电化学特性,标准的充电流程(Profile)通常包含四
个阶段:
1.涓流/预充电(TrickleCharge):
当电池电压低于阈值(如3.0V)时,电池内部化学活性差。此时必须以小电流
(如0.1C)预充,以恢复钝化层并防止过热。若直接大电流充会损坏电
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