电源模块的应用设计和品质同样重要_技术文章_电源资讯_高压电源,脉冲电源,高压脉冲电源-苏州聚永达电子科技有限公司

一、序言

DC_DC模块电源越来越多的应用于通信、工业主动化、电力控制、轨道交通、矿业、军工等行业。而模块化的设计，可以有效的简化客户的电路设计，晋升体系的靠得住性和保护效力。那么，若何晋升基于DC_DC模块的电源体系的靠得住性？我们大年夜部分时刻想到的是选择一家品牌好的供给商供给高靠得住的电源模块。然而，选择一款高靠得住的电源模块，是否就意味着我们的电源体系异常靠得住呢？本文就这个主题作扼要分析与商量。

二、为什么须要DC_DC模块电源？

关键词：电源竽暌功用设计、DC-DC模块电源、靠得住性

电源模块的设计尽量选用成熟的电源拓扑，这些拓扑已经经由时光的考验，成熟靠得住。例如1-2W的定压输入DC-DC电源模块选择Royer电路，而宽压输入系列则多选Flyback拓扑，部分Forward拓扑。

DC-DC隔离模块电源重要应用于分布式电源体系中，用以对电源体系实现隔离降低噪声、电压转换、稳压和保护功能。应用DC-DC隔离模块电源的四大年夜感化如下：

　　其二，不合的负载须要不合的供电电压，例如控制IC须要5V、3.3V、1.8V等；旌旗灯号采集用的运放则须要±15V；继电器则须要12V，24V。而母线电压多为24V，是以须要进行电压转换。

　　其三，母线电压在长距离传输过程中会存在线损，故到PCB板级时电压较低，而负载须要稳定的电压，是以须要宽压输入，稳压输出。

　　其四，电源须要在异常情况下，保护体系的负载和本身不坏。

　　那么，若何选择DC-DC模块电源？

三、若何选择高靠得住性的DC-DC模块电源

1. 采取成熟的电源拓扑

2. 全负载范围内高效力

高效力意味着更低的功率损掉和更低的温升，可以有效进步靠得住性。在实际应用中，电源都邑选择必定程度的降额设计，特别是在负载IC的功耗越来越低的今天，电源大年夜部分时刻都有可能在轻载情况下工作。是以，全负载范围内高效力对于电源体系靠得住性来说是异常关键的参数，但往往被电源厂商忽视。大年夜部分厂商为了技巧手册上的参数吸引客户，往往将满载效力做到较高，但在5%-50%的负载情况下效力较低。

　　其一，模块电源采取隔离式设计，可以有效的隔朗攀来自一次侧设备带来的共模干扰对体系的影响，使负载可以或许稳定的工作。

以金升阳的15W DC-DC模块电源VRB2412LD-15WR2为例，VRB2412LD-15WR2在额定电压24V输入时轻载10%的效力比主流同业程度赶过15%，如图1和图2所示。

经由过程效力的晋升也可以有效的降低产品的外壳温升，VRB2412LD-15WR2在实际负载工作时的温升要低13.8度。

3. 极限温度特点
     电源模块应用的地舆区域异常宽广，可能有热带的炎夏也有类似俄罗斯冬天的严寒。是以请求DC-DC模块的工作温度范围最低请求为-40度~85度，也有做到更好的，例如金升阳的定压R2代1-2W工作温度可以做到-40度~105度。如不雅在汽车BMS、高压母线监测应用，则须要工作温度为-40度~125度，今朝业界DC-DC模块只有金升阳的CF0505XT-1WR2的产品工作温度可以做到125度。
     极限温度实验是最能考验电源模块靠得住性的办法，例如高温老化、高温&低温带电工作机能测试、高低温轮回冲击实验和长时光高温高湿测试等。正规的电源开辟都邑经由以上测试。是以，是否有词攀类测试设备也成为了断定电源厂商是否为盗窟厂商的根据。
4. 高隔离、低隔离电容
     医疗产品请求极低的漏电流，电力电子产品须要原边和次级之间尽量少寄生电容。这两个行业有一个共性的需求，即请求尽量高的隔离耐压，和尽量低的隔离电容，用以降低共模干扰对体系的影响。如不雅在医疗或电力电子应用，1-2W DC_DC建议拔取隔离电容低于10pF阁下的电源模块，宽压产品则尽量拔取低于150pF的电源模块。
5. EMC特点
     工业级的电源模块的破坏大年夜约有15%是因为散热不良导致的，电源模块是朝着小型化和集成化偏向成长，然则很多应用处合电源是处于密闭的情况中持续工作的，如不雅积热无法散出去，电源内部的器件可能因为跨越热应力而破坏。平日的散热方法有天然风冷、散热片散热和加强迫性散热电扇等。热设计的几点经验分享如下：

     EMC机能是电子体系正常、安然工作的包管，今朝电子行业对产品的EMC机能都提出了很高的请求，我们经常碰到客户抱怨因EMC处理不好导致体系的复位重启甚至是早期掉效，是以优良的EMC特点是电源模块核心竞争力。
四、电源体系应用设计的靠得住性
     电源本身的靠得住性固然重要，然则实际上，因为电源体系工作情况的复杂性，再靠得住的电源如不雅没有靠得住的体系应用设计，最终电源照样会掉效。下面介绍几种常见的电源体系应用设计的办法和留意事项。
1. 冗余设计技能
     在靠得住性请求高的场合，请求电源模块即使破坏，体系也不克不及断电。此时，我们可以采取冗余供电的方法来晋升体系的靠得住性。如下图所示，当一个电源模块破坏瓯，别的一个模块可以持续供电。图3为个一一种常见的冗余设计筹划。

电源模块应用行业异常多，应用的情况请求也不近雷同，因为其通用性设计，DC-DC模块电源仅能知足通用共性需求。是以当客户的应用情况请求苛刻时，须要加恰当的外围电路来晋升电源的靠得住性。

     留意事项：D1、D2建议应用低压降的肖特基二极管，以避免二极管的压降影响后端体系的工作，并留意拔取二极管的耐压值要高于输出电压。这种办法会产生额外的纹波噪声，需外接电容来减小纹波或是加滤波电路。
2. 降额设计
     众所周知，降额设计可以有效进步电源工作寿命，然则负载过轻应用，电源的机能又无法工作在最佳状况。例如，金升阳DC_DC模块电源建议在负载范围30%~80%内应用，此时各方面机能表示最佳。
3. 合理外围防护设计
     以金升阳的20W DC-DC铁路电源URB24XXLD-20WR2为例，零丁模块只能经由过程EN50155 1.4倍输入电压Vin的1S测试，但因为体积原因没有办法经由过程RIA12的标准，经由过程添加外围电路（也可以选择金升阳EMC帮助器FC-AX3D），就能经由过程RIA12请求的3.5Vin/20mS的等测试请求。    因而合理的外围电路设计可以使模块知足更高等级的技巧规格，使之适应更恶劣的应用情况，晋升电源模块的靠得住性。
4. 散热设计

(1) 电源模块的对流畅风
     对于依附天然对流和热辐射来散热的电源模块，四周情况必定要便于对流畅风，且四周无大年夜器件遮挡，便于空气流畅。
(2) 发烧器件的放置
     如不雅体系中拥有多个发烧源例如多个电源模块，互相之间应尽量远离，避免互相之间热辐射传递导致电源模块过热。
(3) 合理的PCB板设计
     PCB板供给了一种散热门路，在设计时就要多推敲散热门路。例如加大年夜主回路的铜皮面积，降低PCB板上元器件的密度等，改良模块的散热面积和散热通道，例如电源模块应尽量垂直放置如图4，可以使热量尽快向上披发；如不雅将DC-DC模块放在PCB的底部，则向上披发的热量会被PCB阻挡，导致产品积热无法披发出去。
(4) 更大年夜封装尺寸和散热面积
　　同样功率的电源，如不雅可能尽量选择尺寸更大年夜的封装和散热面更大年夜的散热器，或者应用导热胶将电源模块外壳与机壳连接。如许电源模块拥有更大年夜的散热面积，散热会更快，内部的温度会更低，电源的靠得住性自瘸就镣越高。

5. 匹配性设计、安规设计
DC_DC电源模块的靠得住应用须要电源原厂供给高品德电源，同时也须要设计工程师合理的应用设计，只有大年夜设计和应用双向推敲才能最终获得靠得住的电源体系。

电源的输入走线尽量保持直线，避免形成环路天线吸引外界辐射干扰。同时输入线和输出线须要按照UL60950的安规请求保持合适的间距，避免耐压掉效。再者，电源底板下禁止布线，特别是旌旗灯号线，电源变压器的电磁线会对旌旗灯号形成干扰。
别的一个设计师需留意的是，须要存眷一次电源和二次电源之间，以及电源竽暌闺体系工作频率的倍频错开，避开互相之间的体系匹配性问题。
五、小结

原文地址：http://www.mornsun.cn/news/NewDetail.aspx?id=273

电源模块的应用设计和品质同样重要

推荐产品

热点新闻