工程師教你開發(fā)電源如何進行DC-DC電源模塊選型

7 隔離度

絕大多數(shù)的電路都必須實現(xiàn)隔離，即將負載連同負載對本地電源的噪聲與電網(wǎng)的其他負載和噪聲隔開。只有隔離變換器能夠達到這個要求。采用隔離變換器除了實現(xiàn)上述要求之外，還可以實現(xiàn)差分形式的輸出，以及雙極型輸出。此外，將隔離型變換器的輸出高壓端與負載的電源地相連，就形成了負電源。由于電壓參考點不是地，因此負載可以獲得更高的電壓。在一定時限內(nèi)(通常是1秒)變換器所能承受的、施加在輸入端和輸出端之間的最高電壓，稱為變換器的隔離強度。因此，設(shè)計低噪聲電源時，應(yīng)該選擇隔離強度高而隔離電容低的DC/DC變換器，以減小泄漏電流。

通常在醫(yī)療設(shè)備里需要很高的隔離電壓，這樣的話，漏電流就小，對身體的危害就小。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。

8 什么是電涌?

電涌被稱為瞬態(tài)過電，是電路中出現(xiàn)的一種短暫的電流、電壓波動，在電路中通常持續(xù)約百萬分之一秒。220 伏電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間(百萬分之一秒)的 5,000或10,000伏的電壓波動，即為電涌或瞬態(tài)過電。

電涌的來源：簡單而言，來自兩個方面：外部電涌和內(nèi)部電涌。來自外部的電涌： 最主要的來源是雷電。當云層中有電荷集蓄，云層下的地表集蓄了極性相反的等量電荷時，便發(fā)生了雷電放電，云層和地面間的電荷電位高達若干百萬伏，發(fā)生雷擊時，以若干千安計的電流通過雷擊放電，經(jīng)過所有的設(shè)備和大地返回云層，從而完成了電的通路。不幸的是，通路常常是取道重要或貴重的設(shè)備。外部電涌的另一個來源是電力公司的公用電網(wǎng)開關(guān)在電力線上產(chǎn)生的過電壓。

來自內(nèi)部的電涌：88%的電涌產(chǎn)生于建筑物內(nèi)部的設(shè)備，幾年前，一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現(xiàn)在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電涌損壞的概率。

由于計算機的設(shè)計和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當電涌超出計算機能承受的水平時，計算機將出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預(yù)料的數(shù)據(jù)錯誤，接收/輸送數(shù)據(jù)的失敗，丟失文檔，工作失常，經(jīng)常需要維修，原因不明的故障和硬件問題等等。

雷電電涌遠遠超出了計算機和其它電氣設(shè)備所能承受的水平，絕大多數(shù)情況下，造成計算機和其它電器設(shè)備的當即毀壞，或數(shù)據(jù)的永遠丟失。即使是一個20馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動機的啟動或關(guān)閉也會產(chǎn)生3,000-5,000伏的電涌，使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電涌中都會受到損壞或干擾，這種電涌的次數(shù)非常頻繁。

9 電涌會損壞那些電氣設(shè)備?

含有微處理器的電氣設(shè)備極易受到電涌的損壞，這包括計算機和計算機的輔助設(shè)備、程序控制器、PLC、傳真機、電話、留言機等;程控交換機、廣播電視發(fā)送機、微波中繼設(shè)備;家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘干機和電冰箱等。美國的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在保修期內(nèi)出現(xiàn)問題的電氣產(chǎn)品中，有63%是由于電涌造成的。

10 電涌的來源

電涌可來自電氣裝置外部，也可來自電氣裝置內(nèi)部，即來自電氣裝置內(nèi)的電器設(shè)備。來自外部的電涌 這種電涌由雷電或公用電網(wǎng)開關(guān)的投切引起，這兩類有害的電源擾動都可擾亂計算機和微機信息處理系統(tǒng)的工作，引起停工或永久性設(shè)備損壞。當云層上有電荷儲蓄，云層下表面產(chǎn)生極性相反的等量電荷時，將引起雷電放電。其后的情況就象一個大電池組或一個大電容器的放電那樣，云層和地面間的電荷電位高達若干百萬伏。發(fā)生雷擊時以若干千安計的電流通過雷擊放電，經(jīng)過所有設(shè)備和大地返回云層，從而完成電的通路。不幸的是這個雷電通路常常取道重要或貴重的設(shè)備。電涌防護的關(guān)鍵概念是給雷電感應(yīng)電流提供一個通向大地的短捷有效的通路。來自內(nèi)部的電涌 來自內(nèi)部的電涌是經(jīng)常發(fā)生的，諸如來自空調(diào)機、空壓機、電弧焊機、電泵、電梯、開關(guān)電源和其它一些感性負荷的電涌。

11 平均故障間隔時間

很多DPA系統(tǒng)都要求高度的可靠性，這就對平均故障間隔時間(MTTF)提出了要求。在這里要提醒讀者，僅憑產(chǎn)品說明書上的數(shù)據(jù)是不能評價某個產(chǎn)品可靠性的優(yōu)劣的。造成這個問題的原因是，目前國際上尚未制定出公認的關(guān)于MTTF指標的定義和計算標準，各廠商普遍使用的是美國軍用標準MIL-HDBK-217F中的“一般情況下的”可靠性預(yù)測方法，以及Bellcore標準TR-NWT-000332中的電信設(shè)備模型。不過，即便是聲稱遵照同一標準推算出來的MTTF指標，常常也不一致。在變換器投入使用之前，任何MTTF指標都毫無意義。溫度對可靠性有顯著的影響，經(jīng)驗公式是：環(huán)境溫度每升高10℃，器件壽命將縮短一半。

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率是很低的。

12 功耗和效率

根據(jù)計算公式 ，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。當然損耗越小也更符合節(jié)能的要求。