【導(dǎo)讀】作為電子工程師,特別是主攻電源的,對(duì)模塊電源的選型是很必須知道并掌握的。那么在DC/DC模塊電源選型時(shí)應(yīng)該注意哪些方面,有哪幾方面的因素呢?
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(gè)方面需要考慮:
DC/DC模塊電源選型應(yīng)注意的7大要素因素
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,這個(gè)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(duì)溫升、可靠性等不利。
封裝形式
模塊電源的封裝形式多種多樣,符合國(guó)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(gè)方面:
1、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;
2、盡量選擇符合國(guó)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(gè)供貨廠(chǎng)家;
3、應(yīng)具有可擴(kuò)展性,便于系統(tǒng)擴(kuò)容和升級(jí)。
選擇一種封裝,系統(tǒng)由于功能升級(jí)對(duì)電源功率的要求提高,電源模塊封裝依然不變,系統(tǒng)線(xiàn)路板設(shè)計(jì)可以不必改動(dòng),從而大大簡(jiǎn)化了產(chǎn)品升級(jí)更新?lián)Q代,節(jié)約時(shí)間。
溫度范圍與降額使用
一般廠(chǎng)家的模塊電源都有幾個(gè)溫度范圍產(chǎn)品可供選用:商品級(jí)、工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)等,在選擇模塊電源時(shí)一定要考慮實(shí)際需要的工作溫度范圍,因?yàn)闇囟鹊燃?jí)不同材料和制造工藝不同價(jià)格就相差很大,選擇不當(dāng)還會(huì)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(chēng)的溫度范圍就必須嚴(yán)格滿(mǎn)足實(shí)際需要甚至略有裕量。
二是根據(jù)溫度范圍來(lái)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(shí)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(chē)”,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(jí)不同而不同,一般50W以上為 3~10W/℃??傊催x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(jià)格較高;要么選擇一般溫度范圍產(chǎn)品,價(jià)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(dòng)態(tài)響應(yīng)也更好,但是對(duì)元器件特別是磁性材料的要求也越高,成本會(huì)有增加,所以國(guó)內(nèi)模塊電源產(chǎn)品
開(kāi)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(mǎn)足負(fù)載變條件下動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求,因此高要求場(chǎng)合應(yīng)用要考慮采用高開(kāi)關(guān)頻率的產(chǎn)品。另外一方面當(dāng)模塊電源開(kāi)關(guān)頻率接近信號(hào)工作頻率時(shí)容易引起差拍振蕩,選用時(shí)也要考慮到這一點(diǎn)。
隔離電壓
一般場(chǎng)合使用對(duì)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(jì)數(shù)據(jù)表明,模塊電源在預(yù)期有效時(shí)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(zhǎng)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(shí)模塊電源能夠自動(dòng)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(dòng)恢復(fù)正常。模塊電源的保護(hù)功能應(yīng)至少包括輸入過(guò)壓、欠壓、軟啟動(dòng)保護(hù);輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路保護(hù),大功率產(chǎn)品還應(yīng)有過(guò)溫保護(hù)等。
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(zhǎng)。除了滿(mǎn)載正常損耗外,還有兩個(gè)損耗值得注意:空載損耗和短路損耗(輸出短路時(shí)模塊電源損耗),因?yàn)檫@兩個(gè)損耗越小,表明模塊效率越高,特別是短路未能及時(shí)采取措施的情況下,可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)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。