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DC/DC模塊電源
閱讀�8200時間�2011-01-05 14:22:46

  DC/DC 模塊電源是一�開關(guān)型的模塊��(wěn)壓電�,以其體積小巧、性能卓異、使用方便的顯著特點,在通信、網(wǎng)�(luò)、工控、鐵�、軍事等�(lǐng)域日益得到廣泛的�(yīng)��

�(yōu)�

  一、是功耗小,效率高。由于開�(guān)管工作在高速交替通一斷狀�(tài)下,其功率消耗非常小,效率可�(dá)80��

  �、是�(wěn)壓范圍寬,穩(wěn)壓效果好�

  �、是可組成多種電路拓?fù)?,滿足LED �(qū)動需��

  �、是可實�(xiàn)小型化和輕量��

參數(shù)選擇

  擇使� 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� 30�80%為宜(具體比例大小還與其他因素有�(guān),后面將會提到。),這個功率范圍內(nèi)模塊電源各方面性能�(fā)揮都比較充分而且�(wěn)定可靠。負(fù)載太輕造成資源浪費,太重則對溫�、可靠性等不利。所有模塊電源均有一定的過載能力,例如愛浦公司產(chǎn)品可�(dá) 120�150%,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��

  2.封裝形�

  模塊電源的封裝形式多種多�,符合國際標(biāo)�(zhǔn)的也�,非�(biāo)�(zhǔn)的也�,就同一公司�(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�?主要有三個方面:� 一定功率條件下體積要盡量小,這樣才能給系�(tǒng)其他部分更多空間更多功能;② 盡量選擇符合國際�(biāo)�(zhǔn)封裝的產(chǎn)�,因為兼容性較�,不局限于一兩個供貨廠家;� �(yīng)具有可擴展�,便于系�(tǒng)擴容和升�。選擇一種封�,系�(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�,從而大大簡化了�(chǎn)品升級更�?lián)Q代,節(jié)約時�。以愛浦公司大功率模塊電源產(chǎn)品為例:全部符合國際�(biāo)�(zhǔn),為�(yè)界廣泛采用的半磚、全磚封�,與 VICOR� LAMBDA 等著名品牌完全兼容,并且半磚�(chǎn)品功率范圍覆� 50�200W,全磚產(chǎn)品覆� 100�300W�

  3.溫度范�

  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�(yè)�、軍用級�,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�(dāng)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�(jù)使用功率和封裝形式選�,如果在體積(封裝形式)一定的條件下實際使用功率已�(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�。二是根�(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�(chǎn)品,但有時也有溫度逼近極限的情�,怎么辦呢?降額使�。即選擇功率或封裝更大一些的�(chǎn)�,這樣“大馬拉小車�,溫升要低一�,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�50W 以上� 3�10W/�。總之要么選擇寬溫度范圍的產(chǎn)�,功率利用更充分,封裝也更小一�,但價格較高;要么選擇一般溫度范圍產(chǎn)品,價格低一�,功率裕量和封裝形式就得大一�。應(yīng)折衷考慮�

  4.工作頻�

  一般而言工作頻率越高,輸出紋波噪聲就更小,電源動�(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�,成本會有增�� 所以國�(nèi)模塊電源�(chǎn)品開�(guān)頻率多為� 300kHz以下,甚至有的只� 100kHz 左右,這樣就難以滿足負(fù)載變條件下動�(tài)響應(yīng)的要�,因此高要求場合�(yīng)用要考慮采用高開�(guān)頻率的產(chǎn)�。另外一方面�(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�,選用時也要考慮到這一�。愛浦模塊電源開�(guān)頻率可達(dá)500kHz,具有優(yōu)良的輸出特��

  5.隔離電�

  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�,并� EMC特性也更好一�,因此目前業(yè)界普遍的隔離電壓水平� 1500VDC 以上�

  6.故障保�(hù)

  功能有關(guān)�(tǒng)計數(shù)�(jù)表明,模塊電源在�(yù)期有效時間內(nèi)失效的主要原因是外部故障條件�?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�、提高系�(tǒng)可靠性的重要一�(huán)是選擇保�(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�(jìn)入保�(hù)狀�(tài)而不至于失效,外部故障消失后�(yīng)能自動恢�(fù)正常。模塊電源的保護(hù)功能�(yīng)至少包括輸入過壓、欠�、軟啟動保護(hù);輸出過�、過流、短路保�(hù),大功率�(chǎn)品還�(yīng)有過溫保�(hù)等�

  7.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�。由此可以看�,輸出功率一定條件下,模塊損� P耗越�,則效率越高,溫升就�,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�(xù)較長時間,短路損耗越小則因此失效的機率也大大減小�

  �(dāng)然損耗越小也更符合節(jié)能的要求�

分類

  DC/DC模塊電源主要分降壓(Buck ffi STep-down)變換器、升壓(Boost)變換器和降�-升壓� Buck-Boost)變換器三大�。其中,升壓變換器又分開�(guān)員感升壓變換器和開關(guān)電容� BF電荷泵)變換器兩種類�。此�,開�(guān)型變換器還有單端初級電感變換器(SEPIC�、Cuk變換器和回掃(Flyback)變換器等拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)�

合理使用

  1、極輕載使用

  一般模塊電源有最小負(fù)載限�,各廠家有所不同,普遍為 10%左右,因為負(fù)載太輕時儲能元件�(xù)流困難會�(fā)生電流不連續(xù),從而導(dǎo)致輸出電壓不�(wěn)定,這是由電源本身的工作原理決定�。但是如果用戶的確有輕載甚至空載使用的情況怎么辦呢,最方便有效的方法是加一定的假負(fù)�,約為輸出功率的 2%左右,可以由模塊廠商出廠前預(yù)�,也可以由用戶在模塊外安裝適�(dāng)電阻作為�(fù)載。值得注意的是如果選擇前�,模塊效率會有所降低。但是有的電路拓?fù)鋮s沒有最小負(fù)載限��

  2、多路輸出功率分�

  選擇多路輸出模塊電源時要注意不同路輸出之間的功率分配。以雙路�(chǎn)品為�,一般有兩種類型:一種是雙路平衡�(fù)載的,即雙路電流大小一�;另一種是不平衡負(fù)載的,即�、輔路負(fù)載電流不相同,主路大,輔路小。對于這種�(chǎn)品,建議選擇輔路與主路功率之比為1/5�1/2 為宜,在此范圍內(nèi)輔路的電壓穩(wěn)定性才有保證(可在 5%以內(nèi)�,否則輔路電壓就會偏高或偏低。另一方面如果雙路�(fù)載本來就不相同也盡量不要選用平衡�(fù)載型模塊電源,因為此種電源專門針對對稱�(fù)載設(shè)計,若負(fù)載不平衡輔路電壓精度不高�

  3、設(shè)法降低模塊電源的溫升

  模塊�(nèi)部器件的工作溫度的高低直接影響模塊電源的壽命,器件溫度越低模塊壽命越�。在一定的工作條件�,模塊電源的損耗是一定的,但是可以通過改善模塊電源的散熱條件來降低其溫�,從而大大延長其使用壽命。比如:50W 以上的模塊電源必須安裝散熱器,散熱器的表面積越大越有利于散熱,且散熱器的安裝方向�(yīng)盡量有利于空氣的自然對流,功率在 150W 以上除安裝散熱器以外還可以加裝扇強制�(fēng)冷。此外在�(huán)境溫度較高或空氣流通條件較差的地方模塊須降額使用以減小功耗從而降低溫�,延長使用壽��

  4、合理安裝減小機械應(yīng)�

  模塊電源的引出方式均為金屬針,模塊電源與外接線路、金屬針與模塊電源內(nèi)路電路均采用焊接方式連接。在一些特殊場合機械振動強度較�,尤其是大功率模塊電源上還要加裝散熱�,這種情況更為�(yán)重。雖然模塊電源內(nèi)部一般灌封導(dǎo)熱絕緣橡膠可以對元件起到較好的緩沖保�(hù)作用,但焊點有可能經(jīng)受不住強烈振動應(yīng)力而斷�,導(dǎo)致模塊電源工作失�,這時必須在焊接的基礎(chǔ)上再采取另外的固定和緩沖措施,比如可以用夾具或螺栓(對于有螺孔模塊)將模塊與機箱、大線路板等相對抗震性能好的部件固定,并且在它們中間墊一些彈性材料以緩沖振動�(chǎn)生的�(yīng)��

  總之,模塊電源和其它元器件一樣只有精心選�、合理應(yīng)用才能使其性能得到�(fā)揮,可靠性得到充分保�,模塊電源也才會被更廣泛地采用!

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