直流模塊電源選擇的七大注意事項
有一定電源設(shè)計基礎(chǔ)的朋友肯定對直流模塊電源并不陌生,甚至能夠熟練地在電路中使用直流模塊電源。但怎樣選用一款合理且方便使用的直流模塊電源呢?本文就將從開發(fā)設(shè)計的角度來對模塊電源的選擇進(jìn)行分析,幫助電路設(shè)計人員快速理解,并作為一定得參考。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/283648.htmDC/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:
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,但是仍不建議長時間工作在過載條件下,畢竟這是一種短時應(yīng)急之計。
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(kuò)展性,便于系統(tǒng)擴(kuò)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。以鼎立信公司大功率模塊電源產(chǎn)品為例:全部符合國際標(biāo)準(zhǔn),為業(yè)界廣泛采用的半磚、全磚封裝,與VICOR、LAMBDA等著名品牌完全兼容,并且半磚產(chǎn)品功率范圍覆蓋50~200W,全磚產(chǎn)品覆蓋100~300W。
溫度范圍與降額使用
一般廠家的模塊電源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??梢杂袃煞N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。
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。鼎立信模塊電源開關(guān)頻率最高可達(dá)500kHz,具有優(yōu)良的輸出特性。
隔離電壓
一般場合使用對模塊電源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。
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(jī)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。
功耗和效率
根據(jù)公式,其中Pin、Pout、P耗分別為模塊電源輸入、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(jī)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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