如何選擇合適的電源模塊
文章來源：admin 人氣： 發(fā)表時間：2019-03-27 17:53
DC/DC 模塊電源以其體積小巧、性能卓異、使用方便的顯著特點，在通信、網(wǎng)絡(luò)、工控、鐵路、軍事等領(lǐng)域日益得到廣泛的 應(yīng)用。很多系統(tǒng)設(shè)計人員已經(jīng)意識到：正確合理地選用 DC-DC電源模塊，可以省卻電源設(shè)計、調(diào)試方面的麻煩，將主要精力集中 在自己專業(yè)的領(lǐng)域，這樣不僅可以提高整體系統(tǒng)的可靠性和設(shè)計水平，而且更重要的是縮短了整個產(chǎn)品的研發(fā)周期，為在激烈的 市場競爭中領(lǐng)先致勝贏得了寶貴商機。那么，怎樣正確合理地選用DC/DC模塊電源呢，筆者將從DC/DC模塊開發(fā)設(shè)計的角度， 結(jié)合近年來上海責(zé)允電源模塊推廣使用過程中得到的用戶信息反饋，談一談這方面的問題，以供廣大系統(tǒng)設(shè)計人員參考。
DC-DC 模塊電源的選擇
選擇使用DC/DC模塊電源除了最基本的電壓轉(zhuǎn)換功能外，還有以下幾個方面需要考慮：
1．額定功率
一般建議實際使用功率是模塊電源額定功率的30～80%為宜（具體比例大小還與其他因素有關(guān)，后面將會提到。），這個功 率范圍內(nèi)模塊電源各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠。負(fù)載太輕造成資源浪費，太重則對溫升、可靠性等不利。所有模塊 電源均有一定的過載能力。
2．封裝形式
模塊電源的封裝形式多種多樣，符合國際標(biāo)準(zhǔn)的也有，非標(biāo)準(zhǔn)的也有，就同一公司產(chǎn)品而言，相同功率產(chǎn)品有不同封裝，相同封裝有不同功率，那么怎么選擇封裝形式呢？主要有三個方面：① 一定功率條件下體積要盡量小，這樣才能給系統(tǒng)其他部分 更多空間更多功能；② 盡量選擇符合國際標(biāo)準(zhǔn)封 裝的產(chǎn)品，因為兼容性較好，不局限于一兩個供貨廠家；③ 應(yīng)具有可擴展性， 便于系統(tǒng)擴容和升級。選擇一種封裝，系統(tǒng)由于功能升級對電源功率的要求提高,電源模塊封裝依然不變,系統(tǒng)線路板設(shè)計可以不 必改動,從而大大簡化了產(chǎn)品升級更新?lián)Q代，節(jié)約時間。
3．溫度范圍與降額使用
一般廠家的電源模塊都有幾個溫度范圍產(chǎn)品可供選用：商品級、工業(yè)級、軍用級等，在選擇模塊電源時一定要考慮實際需要 的工作溫度范圍，因為溫度等級不同材料和制造工藝不同價格就相差很大，選擇不當(dāng)還會影響使用，因此不得不慎重考慮?？梢?有兩種選擇方法：一是根據(jù)使用功率和封裝 形式選擇，如果在體積（封裝形式）一定的條件下實際使用功率已經(jīng)接近額定功率，那么模塊標(biāo)稱的溫度范圍就必須嚴(yán)格滿足實際需要甚至略有裕量。二是根據(jù)溫度范圍來選，如果由于成本考慮選擇了較小溫度范圍的產(chǎn)品，但有時也有溫度逼近極限的情況，怎么辦呢？降額使用。即選擇功率或封 裝更大一些的產(chǎn)品，這樣“大馬拉小車”，溫升要低一些，能夠從一定程度上緩解這一矛盾。降額比例隨功率等級不同而不同，一般50W 以上為 3～10W/℃?？傊催x擇寬溫度范圍的產(chǎn)品，功率利用更充分，封裝也更小一些，但價格較高；要么選擇一般溫度范圍產(chǎn)品，價格低一些，功率裕量和封 裝形式 就得大一些。應(yīng)折衷考慮。
4．工作頻率
一般而言工作頻率越高，輸出紋波噪聲就更小，電源動態(tài)響應(yīng)也更好，但是對元器件特別是磁性材料的要求也越高，成本會 有增加，所以國內(nèi)模塊電源產(chǎn)品開關(guān)頻率多為在 300kHz以下，甚至有的只有100kHz左右，這樣就難以滿足負(fù)載變條件下動態(tài)響應(yīng)的要求，因此高要求場合應(yīng)用要考慮采用 高開關(guān)頻率的產(chǎn)品。另外一方面當(dāng)模塊電源開關(guān)頻率接近信號工作頻率時容易引起差拍振蕩，選用時也要考慮到這一點。能達(dá)電源模塊開關(guān)頻率最高可達(dá)500kHz，具有優(yōu)良的輸出特性。
5．隔離電壓
一般場合使用對電源模塊隔離電壓要求不是很高，但是更高的隔離電壓可以保證模塊電源具有更小的漏電流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前業(yè)界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。
6．故障保護(hù)功能
有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，模塊電源在預(yù)期有效時間內(nèi)失效的主要原因是外部故障條件下?lián)p壞。而正常使用失效的機率是很低的。因此延長模塊電源壽命、提高系統(tǒng)可靠性的重要一環(huán)是選擇保護(hù)功能完善的產(chǎn)品，即在模塊電源外部電路出現(xiàn)故障時模塊電源能夠自動進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)而不至于永久失效，外 部故障消失后應(yīng)能自動恢復(fù)正常。模塊電源的保護(hù)功能應(yīng)至少包括輸入過壓、欠壓、軟啟動保護(hù)；輸出過壓、過流、短路保護(hù)，大功率產(chǎn)品還應(yīng)有過溫保護(hù)等。
7．功耗和效率
根據(jù)公式，其中Pin、Pout、P耗分別為電源模塊輸入、輸出功率和自身功率損耗。由此可以看出，輸出功率一定條件下，模塊損耗 P耗越小，則效率越高，溫升就低，壽命更長。除了滿載正常損耗外，還有兩個損耗值得注意：空載損耗和短路損耗（輸出短路時模塊電源損耗），因為這兩個損耗 越小，表明模塊效率越高，特別是短路未能及時采取措施的情況下，可能持續(xù)較長時間，短路損耗越小則因此失效的機率也大大減小。當(dāng)然損耗越小也更符合節(jié)能的要求。
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