必看 八個選擇直流轉(zhuǎn)換模塊電源的關(guān)鍵點(diǎn)

由于模塊電源便于安裝，其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)頗多，因此在移動通訊與交換設(shè)備等領(lǐng)域常能看到與模塊電源有關(guān)的設(shè)計，由此可見模塊電源的應(yīng)用非常廣泛。在本文中，小編將從DC-DC模塊電源開發(fā)者的角度為大家介紹如何為設(shè)計選擇一款合適的DC-DC模塊電源。

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：

額定功率

一般建議實(shí)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(fèi)，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：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;盡量選擇符合國際標(biāo)準(zhǔn)封裝的產(chǎn)品，因?yàn)榧嫒菪暂^好，不局限于一兩個供貨廠家;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(shí)際需要的工作溫度范圍，因?yàn)闇囟鹊燃壊煌牧虾椭圃旃に嚥煌瑑r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(shí)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(shí)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/℃。總之要么選擇寬溫度范圍的產(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(diǎn)。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：

公式中的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?yàn)檫@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。

本文針對一般設(shè)計過程中的DC-DC直流轉(zhuǎn)換模塊電源的選擇進(jìn)行了介紹，從多個不同的方面幫助讀者了解并分析模塊電源的選擇對電路整體設(shè)計的重要性。對于此類問題仍有疑問的朋友不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會有意想不到的收獲。