模块电源以其体积小巧、性能卓异、使用方便的显着特点,在通信、网络、工控、铁路、军事等领域日益得到广泛的应用。怎样正确合理地选用电源模块呢,笔者将从模块电源开发设计的角度,谈一谈这方面的问题,以供广大系统设计人员参考。
1、额定功率
一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的30~80%为宜(具体比例大小还与其他因素有关,后面将会提到。),这个功率范围内模块电源各方面性能发挥都比较充分而且稳定可靠。所有模块电源均有一定的过载能力,但是仍不建议长时间工作在过载条件下,毕竟这是一种短时应急之计。
2、 封装形式
模块电源的封装形式多种多样,符合国际标准的也有,非标准的也有,就同一公司产品而言,相同功率产品有不同封装,相同封装有不同功率,那么怎么选择封装形式呢?主要有三个方面:① 一定功率条件下体积要尽量小,这样才能给系统其他部分更多空间更多功能;② 尽量选择符合国际标准封装的产品,因为兼容性较好,不局限于一两个供货厂家;③ 应具有可扩展性,便于系统扩容和升级。全部符合国际标准,为业界广泛采用的半砖、全砖封装,与VICOR、 LAMBDA等着名品牌完全兼容,并且半砖产品功率范围覆盖50~200W,全砖产品覆盖100~300W。恒浦电子电源模块具有两种国际标准的封装形式(DIP/SIP)
3、温度范围与降额使用
一般厂家的模块电源都有几个温度范围产品可供选用:商品级、工业级、军用级等,在选择电源模块时一定要考虑实际需要的工作温度范围,因为温度等级不同材料和制造工艺不同价格就相差很大,选择不当还会影响使用,因此不得不慎重考虑。可以有两种选择方法:一是根据使用功率和封装形式选择,如果在体积(封装形式)一定的条件下实际使用功率已经接近额定功率,那么模块标称的温度范围就必须严格满足实际需要甚至略有裕量。二是根据温度范围来选,如果由于成本考虑选择了较小温度范围的产品,但有时也有温度逼近极限的情况,怎么办呢?降额使用。即选择功率或封装更大一些的产品,这样“大马拉小车”,温升要低一些,能够从一定程度上缓解这一矛盾。应折衷考虑。
商品级(0 ℃ 到+70 ℃)工业级(-40 ℃ 到+85 ℃)军用级(-55 ℃到+125 ℃)
4、变频与定频
和所有开关型器件一样,模块电源在工作时会产生噪声,因此滤波性能的好坏也是重要的选型依据。集成化的模块电源通常采用的是变频开关技术或是定频开关技术。而定频开关电源模块在这方面则简便许多,甚至可以使用LC滤波器。
5、工作频率
一般而言工作频率越高,输出纹波噪声就更小,电源动态响应也更好,但是对元器件特别是磁性材料的要求也越高,成本会有增加,所以国内模块电源产品开关频率多为在300kHz以下,甚至有的只有100kHz左右,这样就难以满足负载变条件下动态响应的要求,因此高要求场合应用要考虑采用高开关频率的产品。另外一方面当模块电源开关频率接近信号工作频率时容易引起差拍振荡,选用时也要考虑到这一点。
6、 隔离度
绝大多数的电路都必须实现隔离,即将负载连同负载对本地电源的噪声与电网的其他负载和噪声隔开。只有隔离模块电源能够达到这个要求。采用隔离模块电源除了实现上述要求之外,还可以实现差分形式的输出。此外,将隔离型模块电源的输出高压端与负载的电源地相连,就形成了负电源。由于电压参考点不是地,因此负载可以获得更高的电压。在一定时限内(通常是1秒)电源模块所能承受的、施加在输入端和输出端之间的电压,称为电源模块的隔离强度。因此,设计低噪声电源时,应该选择隔离强度高而隔离电容低的DC/DC电源模块,以减小泄漏电流。
通常在医疗设备里需要很高的隔离电压,这样的话,漏电流就小,对身体的危害就小。一般场合使用对电源模块隔离电压要求不是很高,但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流,更高的安全性和可靠性,并且EMC特性也更好一些,因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。
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