5. 成本低，有价格上的优势（包括材料成本，生产所带来的成本，研发成本，设计成本等）

  电源设计原则，是在具体使用条件下完成具体的功能，然后再追求性能和价格比的。有时可能偏重性能和效率，有时可能偏重价格和成本。现在，轻、薄、短、小，成为开关电源的发展趋势，是强调减少相关成本，高稳定性。

  其中电源的设计一大难点是变压器的设计，更多的需要在这方面下功夫。所以在设计时要特别认真考虑变压器的设计原则，追求更好的性能、结构和价格比，这样才可以设计出更轻、薄、短、小的方案来。

  开关电源变压器的铁损铜损比例、漏感与激磁电感比例、原边和副边绕组损耗比例、电流密度对窗口填充程度，绕组导线和结构等等，这些都是设计时要考虑的，一款电源产品是不是有“亮点”，关键在变压器的设计上。

  当然开关电源中还有一些其他关键元器件，“热”的元器件。比如，半导体开关管、功率二极管、滤波电感等。不同器件有不同的控制发热量的方法。功率管是高频开关电源中发热量较大的器件之一，减小它的发热量，不但可以提高功率管的可靠性，而且能大大的提升开关电源的可靠性，提高平均无故障时间（MTBF）。所有这个热我们是要解决掉的，那么如何从“空间，结构，成本”上来解决这些散热问题，这也是很深的一门学问，毕竟我们现在现在要的是“更轻、更薄、尺寸更小”的方案。

  最后，市场的价值规律是无情的！许多性能好的产品，往往由于价格不能为市场所接受而遭冷落和淘汰，往往一种新产品最后被成本否决。所以，以“高效率、高可靠性、小个头、低成本”的产品是市场所趋。

  我们第一步是要明确：“开关电源”是“电源系统”的一部分，我们设计的是“电源系统”而非孤立的“开关电源”。我们只有站在“电源系统”需求的层面来考虑、设计“开关电源”，才能设计出最合适“开关电源”。

  如果从~220V市电开始算起，那就包括了：一次电源模块（AC-DC），二次电源模块（DC-DC），储能电容器，电源走线（寄生电感），滤波电容器，去耦电容器，PCB平面电容，芯片封装电感和器件封装内部电容器等等。

  电源系统的最终目的是，让硬件系统（单板）上的所有器件得到一个满足其要求的电源。好比输送能源的“物流公司”：应该要依据地址将“能量”从店家（市电）送到买家（芯片/元器件）手上；紧急程度由买家（芯片/元器件）决定：如果需求不是很紧急，买家可以再一次进行选择三通一达；时效性再高一点，就选择顺丰京东；如果要求即时送达，那只能派超级飞侠了（每时每刻，准时送达）。

  我们所要做的是：按需选择物流公司或则说按需设计电源网络。如下图所示，为从“开关电源”模块（DC-DC）输出到芯片的整个电源网络，我们设计“开关电源”的目的是要满足芯片/器件对电源的需求。

  我们知道了：开关电源的设计理念就是满足单板上芯片/器件对电源的需求。那芯片/器件对开关电源有哪些要求呢？（关于滤波/去耦电容的要求，这里就不列了，欢迎关注个人主页“专栏”中相关文章，有详细介绍）

  1. 首先，芯片/器件工作要保证输出电源的稳定，满足对电源电压精度的需求（该电源电压是指器件管脚输入端的电压）；

  ——举个栗子，芯片+3.3V电源需求，要求电源波动范围在+3.0V~3.6V，开关电源需要能稳定输出在该范围内的电源电压。

  2. 芯片/器件要保持长期稳定工作，需要开关电源能在各种各样的环境下输出稳定的电源电压；

  ——开关电源的最大输出电流能力，与开关电源控制器、电感器、MOS管、续流二极管以及输出滤波电容的选型有关。

  ——由于芯片的工作状态变化，导致所需求的电流产生一些变化，不能导致其供电电源电压变化太大；

  6. 芯片/器件对电源上升沿/下降沿时间要求（Trise/Tfall），开关电源的满足吧；

  ——芯片/器件对电源的上电时间有要求的，需要开关电源调整缓启动设置参数。

  7. 如果芯片/器件存在多路供电电源且有上下电时序要求，需要开关电源保证其上下电时序。

  如果做到了上面这些要求，恭喜该电源模块实现了基本的功能。那么怎么能做的更加优秀呢？我们就需要从系统层面来考虑“开关电源”的设计了：

  1. 开关电源效率考虑：不同的开关电源（控制器、MOS管/二极管、电感器、滤波电容器等）、在不同开关频率、不同负载的条件下的效率是不一样的，如何明智的选择和设计高效率的开关电源，非常重要；

  ——很多电子设备的趋势是：速率慢慢的变快、解决能力越来越强，导致功耗慢慢的变大，散热越来越困难，所以开关电源的损耗也成为了一个突出的问题。

  2. 开关电源面积考虑：电源面积占了整体硬件系统模块设计中很大的一部分，在小型化要求的电子设备中，如何减小开关电源的体积，非常重要；

  3. EMI辐射考虑：开关电源的电流很大，正常情况下会产生大量的EMI辐射，尽可能减小辐射干扰，能节约很多结构屏蔽设计的工作量；

  4. 成本考虑：选择正真适合的开关电源控制器、MOS管、二极管、电感器和滤波电容器，需要在明确需求的前提下，精确计算各器件参数并做好降额设计，实现一个可靠又经济的开关电源方案。

  另外，要设计一个好的“开关电源”，除了从系统层面——高层面的角度来思考外，更需要从开关电源的技术层面——基础知识/概念入手来理解“开关电源”。

  高效率：开关电源的最大特点是高效率，它可以将输入电能转换为输出电能，以最小化能量的浪费。为实现高效率，开关电源一般会用高频开关器件，如MOSFET、IGBT等，以便于提高转换效率。

  稳定性：开关电源的输出电压和电流需要保持稳定，以确保电源的正常运行。为实现稳定性，开关电源一般会用反馈控制技术，比如PID控制器等。

  可靠性：开关电源通常被大范围的应用于工业和商业场合，因此一定要具有高度的可靠性，以确保在长时间运行期间不可能会出现故障。为了更好的提高可靠性，开关电源一般会用过温保护、过流保护等技术。

  小型化：开关电源常常要在有限的空间内实现高效的功率转换，因此一定要具有小型化的特点。为实现小型化，开关电源一般会用SMD元件、多层印制电路板等技术。

  环保性：开关电源能够最终靠控制开关频率和占空比等方式实现输出电压和电流的调节，以此来降低能源的消耗和减少废物的产生，具备比较好的环保性。

  兼容性：开关电源一定要具有兼容性，以适应不一样的负载和环境条件。为实现兼容性，开关电源一般会用广泛的输入电压范围和输出电流范围。

  经济性：开关电源的设计必须考虑到成本和性能的平衡。为实现经济性，开关电源一般会用低成本的元器件和简单的控制电路，以便实现成本的优化。

  EMI抑制：开关电源在工作时会产生电磁干扰(EMI)，这会影响到周围的电子设备和系统的正常运行。为了抑制EMI，开关电源一般会用滤波器、屏蔽、电磁隔离等技术。

  安全性：开关电源一定要符合安全标准和规定，以确保用户和设备的安全。为实现安全性，开关电源一般会用过压保护、欠压保护、短路保护、绝缘保护等技术。

  可控性：开关电源需要具备可控性，以实现电源输出电压和电流的精确调节。为实现可控性，开关电源一般会用PWM调制、电压/电流控制等技术。

  1、安全设计：在设计开关电源时，一定要采用安全的设计技术，以确保用户的安全。

  2、耐久性设计：开关电源的耐久性对处理器、电路板和设备的可靠性影响很大，因此应该采用耐久性高的设计方法，以确保其正常使用。

  3、稳定性设计：开关电源的输出电压必须是稳定的，防止jitter、突变和其他不良因素对电路造成不好影响，也能保证设备正常使用。

  4、低成本设计：开关电源的设计应尽可能采用有效的节能方案和低成本的零件，以得到最低的可行成本。

  5、可靠性设计：开关电源的可靠性直响户系统的故障率，因此必须可靠的设计使得其可以更长时间的工作。

  电源设计原理和概念包括电源设计的基础原理、电源设计的基本概念、电源设计的基础要求、电源设计的基本方法、电源设计的基本结构、电源设计的基本信息参数、电源设计的基本测试方法等。

  首先最重要的一点，要满足负载的电压和功率要求，我们设计开关电源一定是为后面的负载服务的，所以尽量做到电压的偏移不超出原有设计标准，纹波小，同时功率满足负载供电还要有一定冗余。

  接下来就一定要考虑供电的效率，一般DCDC的转换率达到90%以上，我们就认为转换效率是可接受的。当然，同一个DCDC模块，在不同的负载情况下有不同的效率，一般的DC DC在负载达到上限功率50%的时候效率最高，我们该尽量保证在80%最大输出功率的情况下还有较高的转换效率。

  然后要考虑电源的成本和维护难易程度，用更好的电容和更大功率的转换芯片，当然能提高电源的稳定性和效率，但是出于成本考虑，应该做到恰好够用，不多堆料。不过需要保证买到的元器件是正品，不能图便宜去买翻新或者是仿冒的，建议找唯样商城或者是立创这样的代理商购买。此外，可优先考虑把模块设计成可整体拆卸的，这样模块烧毁就可以直接替换，而不用排查故障更换元器件。

  最后因为开关电源发热，所以在设计的时候要考虑好散热以及电源会不会作为热源影响系统中的其他元器件。