DC-DC作為一種小型的
開關電源,因其體型小巧、性能強勁等優點已經廣泛應用到電子電子的設計當中。在通信、網絡、工控、鐵路、軍事等領域日益得到廣泛的應用。很多系統設計人員已經意識到:正確合理地選用DC/DC
模塊電源,可以省卻電源設計、調試方面的麻煩,將主要精力集中在自己的領域,這樣不僅可以提高整體系統的可靠性和設計水平,而且更重要的是縮短了整個產品的研發周期,怎樣正確合理地選用DC/DC
模塊電源呢?
其實在選擇DC-DC直流
模塊電源的時候,我們有很多種選擇,除去基本的電壓轉換功能之外,我們還有如下幾個方面要考慮。
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,后面將會提到。),這個功率范圍內
模塊電源各方面性能發揮都比較充分而且穩定可靠。負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。
封裝形式:
模塊電源的封裝形式多種多樣,符合國際標準的也有,非標準的也有,就同一公司產品而言,相同功率產品有不同封裝,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,這樣才能給系統其他部分更多空間更多功能;
② 盡量選擇符合國際標準封裝的產品,因為兼容性較好,不局限于一兩個供貨廠家;
③ 應具有可擴展性,便于系統擴容和升級。選擇一種封裝,系統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,系統線路板設計可以不必改動,從而大大簡化了產品升級更新換代,節約時間。
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品可供選用:商品級、工業級、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,選擇不當還會影響使用,因此不得不慎重考慮。可以有兩種選擇方法:一是根據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接近額定功率,那么模塊標稱的溫度范圍就必須嚴格滿足實際需要甚至略有裕量。
二是根據溫度范圍來選,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/℃。總之要么選擇寬溫度范圍的產品,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品,價格低一些,功率裕量和封裝形式就得大一些。應折衷考慮。
工作頻率:
一般而言工作頻率越高,輸出紋波噪聲就更小,電源動態響應也更好,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
模塊電源產品開關頻率多為在300kHz以下,甚至有的只有100kHz左右,這樣就難以滿足負載變條件下動態響應的要求,因此高要求場合應用要考慮采用高開關頻率的產品。另外一方面當
模塊電源開關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。
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,因此目前業界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。
故障保護功能:
有關統計數據表明,
模塊電源在預期有效時間內失效的主要原因是外部故障條件下損壞。而正常使用失效的機率是很低的。因此延長
模塊電源壽命、提高系統可靠性的重要一環是選擇保護功能完善的產品,即在
模塊電源外部電路出現故障時
模塊電源能夠自動進入保護狀態而不至于失效,外部故障消失后應能自動恢復正常。
模塊電源的保護功能應至少包括輸入過壓、欠壓、軟啟動保護;輸出過壓、過流、短路保護,大功率產品還應有過溫保護等。
額定功率、封裝形式、故障保護等多種途徑對DC-DC的選擇進行了分析,提供了電壓轉換功能之外的更多種選擇,因此我們就能更加快捷并且正確的選擇DC-DC模塊電路,加速設計時間,節約成本。
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