设计和选用电源模块时应考虑的性能参数

A-Lin · 发表于 2018-12-27 10:29

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设计和选用电源模块时应考虑的性能参数

随着工业4.0的蓬勃发展，对于系统供电单元提出了更高的要求，例如对模块的短路保护、纹波噪声、静态功耗等性能指标，那么这些指标如何才能一一满足各位工程师的需求呢？

1、短路保护关键性

稳定可靠性是根本，如果工作时电源模块运行稳定可靠都不能保证，其他性能也就别提了。

从设计的角度来看，需要考虑当模块处于最恶劣环境时模块中每个器件电应力和热应力在允许范围内并保证留有一定裕量，且在系统受到一定干扰时，应保持稳定。

但在实际应用中，也存在着诸多模块使用损坏的情况，比较常见的情况是由于后端输出容性负载过大、由于人为失误导致输出短路或者输入端的开关管被击穿导致输入短路，最终致使模块损坏。该类模块损坏将会导致整个系统的前级电压被拉低，因而使后端的系统瘫痪，若模块前级的供电能力过高，将会导致整个PCB烧毁，造成严重损失，如下图1所示。

图1 电源模块损坏

目前市面上存在着支持短路保护的电源模块，但是不难发现该类模块的容性负载偏小，这是为什么呢？

2、容性负载和短路保护如何兼得？

目前电源行业中存在着模块的容性负载和过流保护两项指标无法兼得的难题。主要原因在于电源容性负载能力越大，常意味着限流点设置较高。在开机和输出短路时通常导致较高的电应力，甚至使变压器饱和。并且在电源从额定负载到限流点负载范围内，电源又无法实现短路保护，将严重影响电源可靠性、寿命等。

ZLG集团作为工业互联网生态系统领导品牌，博观而约取，厚积而薄发，打造自主电源IC ZLG1001。基于自主IC ZLG1001优异的性能，推出P系列全工况优选电源如下图2所示，实现短路保护与极强的容性负载能力，容性负载高达2200μF。P系列产品可满足所有工况需求，为用户提供稳定、优质的供电解决方案。

图2 P系列电源

除了短路保护功能意外，想必大家对于模块的输出性能也是相当的在意的，那么输出性能中最关键的输出特性有哪些需要注意的呢？

3、优质的纹波噪声和静态功耗

对单路输出电源，一般无最低负载要求。但当负载降低到额定负载10%以下，为降低电源空载或轻载功耗，会进入间歇工作模式，虽不影响其正常工作，但其纹波可能会增大并出现噪声。因此选用合适的规格功率是十分必要的。

但在某些行业工况下会出现功率低于10%以下的情况，例如仪表行业，即使选用1W的电源模块，但待机时，功率会低于10%，此时纹波噪声过大，会导致后端A/D、传感器工作异常，因此全工况低纹波噪声的电源模块是十分必要的，P系列电源基于高集成IC，相较于传统设计，纹波噪声低至40mV，为用户打造高可靠性供电环境。并且此类行业对于功耗要求也极其高，P系列静态电流低至5mA，待机功耗仅为25mW，待机如休眠般静谧，可有效降低待机时能量损失。

4、P系列电源概述

致远电子基于近二十年的电源设计经验积累，自主研发设计自主电源IC，打造全工况优选型DC-DC电源P(Priority)系列，满足所有工况需求，为用户提供稳定、优质的供电解决方案。

致远电子自主电源IC相较于传统方案，内部集成短路保护、过温保护等保护功能，具备更高的集成度与可靠性，保证全工况高效、稳定供电，能够为用户I/O及通信隔离等应用提供标准、可靠的供电解决方案。

l满载效率高达85%，轻载效率仍高至79%，容性负载高达2200μF，保证全工况高效供电；

l纹波噪声低至50mV，为用户打造高可靠性供电环境；

l支持短路自恢复功能，最大程度为用户降低失效风险，失误而不失物；

l静态电流低至5mA，待机如休眠般静谧，可有效降低待机时能量损失；

l准汽车级的温度适应范围，覆盖-40℃~105℃，满足绝大部分复杂恶劣的工业现场应用要求。