決定電源規格

如同「設計步驟」項目中所說明般，在一開設計時，必須決定電源具備哪些性能和特性，確定電源規格。

其實，電源規格並非單方面由電源設計人員決定就好。除了要求輸入電源和供電負載的電壓精度、電流等之外，還必須確認效率和工作溫度範圍等事項。而這些都是依照系統整體規格和供電機板規格來決定。

然而，事實上並不是一開始設計時，就已經確認這些規格。不是只有供電電路的設計人員怠慢而已，若供電端未設計至某一個程度，也無法確定要設計什麼樣的電源規格。

雖說如此，若要等全部明確才要設計，無庸置疑地，設計時間已經快要結束，只剩下極少的時間能用在電源設計上。因此，在某個時間點先根據大略的資料，在可以變更的前提下，於容許範圍內彈性設計電源規格。

在開始設計前，須先寫好原本要決定的規格，以及設計開始時，能允許的最低限度規格。

接下來將具體說明「最低限度電源規格」各項目。

・輸入電壓範圍
使用AC-DC轉換器，因此輸入當然是AC電源。幸運的是家庭和辦公室用的AC電源是公稱電壓。日本公稱電壓為100VAC，以全球的情況來說，落在100VAC～240VAC的範圍內。此外，因為是公稱值，若包含容許差在內，大多會預設下限-15%的85VAC、上限+10%的264V範圍內。電源方面會因為國家而不同，在定容許差時，必須根據過往經驗和掌握實際情況才行。也就是說，根據配備設計電源的機器的出貨地，來決定輸入電壓範圍值。

世界家庭用主要電源電壓（公稱值）
日本：100VAC
美國：120VAC
加拿大：120VAC/240VAC
英國：230VAC/240VAC
俄國：127VAC/220VAC
中國：110VAC/220VAC

・輸出電壓/精度/電流
AC-DC轉換器的輸出電壓，設定系統和電路機板必要的DC電壓值。以產業機器為例，一般設定24VDC和12VDC等共通標準電壓，但目前也有不少機器直接設定5VDC和3.3VDC等驅動電壓。不論是設定哪一種，都必須達到輸出電壓±5%的精度。這是依供電設置的要求來決定。在設計時，必須討論能夠滿足要求精度的零件和方式。

輸出規格中還有另一個非常重要的項目，那就是輸出電流。必須充分供應能滿足供電電路需要的電流，且維持輸出電壓穩定化。雖然調整空間大，容許範圍廣，但零件成本高和尺寸大，在此之下，最大負載電流相關資料就顯得非常重要。此外，還要檢討發生負載暫態時的響應特性。響應特性不足時，就可能造成系統重置等，對系統帶來致命的損害。

討論電流值後，當根據AC-DC轉換器的輸出狀況，以個別的開關式穩壓器組成電源時，能依功率狀況來思考電流值。開關式穩壓器是轉換功率，因此AC-DC轉換器製作出12VDC，將其當作輸入電流切，開關式穩壓器的效率達80%，轉換成5V/0.8A，但輸入功率則是變成5W。單純來看，AC-DC轉換器的12V輸出值轉換成5W，因此輸出電流只要0.42A即可。轉換功率用的電源，其輸出能力大多以功率值表示。

・輸出漣波電壓
漣波就是脈動電流。轉換後的DC電壓，包含著與輸入AC電源頻率、開關轉換頻率相關的脈動電流。當然，在轉換的過程中會進行平滑、濾波，但卻無法歸零。例如輸出以5VDC為中心，產生400mVp-p的漣波時，最大值為5.2V，最小值為4.8V。5V±4%能滿足一般精度要求±5%，但輸入3.3V輸出，產生400mVp-p的漣波時，就會變成3.3V±6%。

因開關而產生的輸出漣波電壓示意圖

AC-DC轉換器會製作稱為12VDC的匯流排電壓，將其當作輸入電壓，再利用個別的穩壓器等，產生各電路必要的電壓，或許能夠舒緩AC-DC轉換器的漣波問題。然而，在上述範例中，若直接供電給低電壓裝置，漣波電壓就可能造成某些問題。無論如何，雖然漣波電壓愈小愈好，但仍要考量到濾波器設置空間和成本，來設定容許值。

・絕緣耐壓
依系統規格，有時AC-DC轉換器必須能夠絕緣。產業機器和醫療機器等基本上必須絕緣，且可能會指定絕緣等級。AC-DC轉換器的絕緣指一次側（AC輸入），和二次側（DC輸出）無法通電，基本上由變壓器負責絕緣的工作。絕緣除了3kVAC的電壓外，還必須討論絕緣構造、絕緣等級等規格相關事項。設計變壓器的人必須具備規範和零件方面的知識才行。各個詳細內容請參照規格書等。

・工作溫度範圍
應該要設定配備設計電源的系統，以及機器工作溫度範圍等規格。AC-DC轉換器必須由符合要求的控制IC和零件組成。另外，雖然大多以環境溫度標示機器規格，但AC-DC轉換器若裝設在內部，就必須以內部溫度為基準來決定規格。AC-DC轉換器會發熱，一但超過所用零件的額定值，將可能發生致命的損壞，因此溫度方面必須充分進行驗證。

・效率
效率是指輸出功率相對於輸入功率的比率，以%表示。效率達80%代表損耗20%，損耗基本上會變成熱。現今提升效率已是必備要件，也因此必須充分理解和熱相關的事物。

為了提升效率，必須討論所用哪種轉換方式、控制IC、外接零件等。

・無負載時的輸入功率
未流通輸出電流時的輸入功率，也就是無負載時的自我消耗功率。省電已經是機器設備的責任和義務，必須將毫無用處的自我損耗降至最低才行。EnergyStar即是其中一例。電路組成和控制IC在降低自我消耗功率上，扮演著非常重要的角色。

以上內容為最低限度，但可能因為各種原因，造成上述資料和自己遇到的情形不同。此時，就必須根據經驗法則，判斷電源擁有哪一種程度的性能和特性，就能夠廣泛因應各項條件要求。最重要的就是先了解能修正變更或全部重做後，再開始進行設計。