電源模塊的應(yīng)用設(shè)計(jì)和品質(zhì)同樣重要

　　高隔離、低隔離電容

　　醫(yī)療產(chǎn)品要求極低的漏電流，電力電子產(chǎn)品需要原邊和次級(jí)之間盡量少寄生電容。這兩個(gè)行業(yè)有一個(gè)共性的需求，即要求盡量高的隔離耐壓和盡量低的隔離電容，用以降低共模干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。如果在醫(yī)療或電力電子領(lǐng)域應(yīng)用，1W～2W DC-DC建議選取隔離電容低于10pF的電源模塊，寬壓產(chǎn)品則盡量選取低于150pF的電源模塊。

　　EMC特性

　　EMC性能是電子系統(tǒng)正常、安全工作的保證，目前電子行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的EMC性能都提出了很高的要求，客戶經(jīng)常抱怨因EMC處理不好導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)位重啟甚至是早期失效，因此優(yōu)良的EMC特性是電源模塊核心競爭力。

　　電源系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的可靠性

　　電源本身的可靠性固然重要，但是實(shí)際上，由于電源系統(tǒng)工作環(huán)境的復(fù)雜性，再可靠的電源如果沒有可靠的系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，最終電源還是會(huì)失效。下面介紹幾種常見的電源系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的方法和注意事項(xiàng)。

　　冗余設(shè)計(jì)技巧

　　在可靠性要求高的場合，要求電源模塊即使損壞，系統(tǒng)也不能斷電。此時(shí)，可以采取冗余供電的方式來提升系統(tǒng)的可靠性。圖3為其中一種常見的冗余設(shè)計(jì)方案。當(dāng)一個(gè)電源模塊損壞時(shí)，另外一個(gè)模塊可以繼續(xù)供電。

　　圖3：冗余供電方案。

　　圖中D1、D2建議使用低壓降的肖特基二極管，以避免二極管的壓降影響后端系統(tǒng)的工作，另外，二極管的耐壓值要高于輸出電壓。這種方法會(huì)產(chǎn)生額外的紋波噪聲，需外接電容來減小紋波或是加濾波電路。

　　降額設(shè)計(jì)

　　眾所周知，降額設(shè)計(jì)可以有效提高電源工作壽命，但是負(fù)載過輕使用，電源的性能又無法工作在最佳狀態(tài)。例如，金升陽DC-DC模塊電源建議在負(fù)載范圍30%～80%內(nèi)使用，此時(shí)各方面性能表現(xiàn)最佳。

　　合理外圍防護(hù)設(shè)計(jì)

　　電源模塊應(yīng)用行業(yè)非常多，應(yīng)用的環(huán)境要求也不近相同，因?yàn)槠渫ㄓ眯栽O(shè)計(jì)，DCDC模塊電源僅能滿足通用共性需求。因此當(dāng)客戶的應(yīng)用環(huán)境要求苛刻時(shí)，需要加適當(dāng)?shù)耐鈬娐穪硖嵘娫吹目煽啃浴?/p>

　　以金升陽的20W DC-DC鐵路電源URB24XXLD-20WR2為例，單獨(dú)模塊只能通過EN50155 1.4倍輸入電壓Vin的1s測試，但因?yàn)轶w積原因沒有辦法通過RIA12的標(biāo)準(zhǔn)，通過添加外圍電路(也可以選擇金升陽EMC輔助器FC-AX3D)，就能通過RIA12要求的3.5Vin/20ms的等測試要求。

　　因而合理的外圍電路設(shè)計(jì)可以使模塊滿足更高等級(jí)的技術(shù)規(guī)格，使之適應(yīng)更惡劣的應(yīng)用環(huán)境，提升電源模塊的可靠性。

　　散熱設(shè)計(jì)

　　工業(yè)級(jí)電源模塊的損壞大約有15%是因?yàn)樯岵涣紝?dǎo)致的，電源模塊是朝著小型化和集成化方向發(fā)展的，但是很多應(yīng)用場合電源是處于密閉的環(huán)境中連續(xù)工作的，如果積熱無法散出去，電源內(nèi)部的器件可能因?yàn)槌^熱應(yīng)力而損壞。通常的散熱方式有自然風(fēng)冷、散熱片散熱和加強(qiáng)制性散熱風(fēng)扇等。熱設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)分享如下：

　　電源模塊的對(duì)流通風(fēng)。對(duì)于依靠自然對(duì)流和熱輻射來散熱的電源模塊，周圍環(huán)境一定要便于對(duì)流通風(fēng)，且周圍無大器件遮擋，便于空氣流通。

　　發(fā)熱器件的放置。如果系統(tǒng)中擁有多個(gè)發(fā)熱源例如多個(gè)電源模塊，相互之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，避免相互之間熱輻射傳遞導(dǎo)致電源模塊過熱。

　　合理的PCB板設(shè)計(jì)。PCB板提供了一種散熱途徑，在設(shè)計(jì)時(shí)就要多考慮散熱途徑。例如加大主回路的銅皮面積，降低PCB板上元器件的密度等，改善模塊的散熱面積和散熱通道，例如電源模塊應(yīng)盡量垂直放置，可以使熱量盡快向上散發(fā);如果將DC-DC模塊放在PCB的底部，則向上散發(fā)的熱量會(huì)被PCB阻擋，導(dǎo)致產(chǎn)品積熱無法散發(fā)出去。