DC-DC直流电源模块的选择要点 1

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DC-DC直流电源模块的选择要点 1

直流变换模式是目前比较主流的一种电路模式，其将小型的集成电路与微型电子元器件进行组合。组成具有体积小、性能高特点的DC-DC电源模块。更重要的是，使用DC-DC电路能够有效的缩短电源电路的研制周期，从而降低一定的成本。那么，我们如何选择适合自己电路设计的DC-DC电源模块呢？本篇文章将从DC-DC模块开发的角度来进行分析，为大家提供一个合理的参考。
顾名思义，DC-DC指的是直流到直流中不同直流电源值的转换，只要符合这个定义都可以叫DC-DC转换器。具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转换为高压直流电输出。
# B& K- H- b; l- h电源模块选择需要考虑的几个方面：
3 e( x$ `$ i$ {0 x0 V额定功率；
封装形式；
( a4 |4 B+ E# C2 q( Y4 u: [温度范围与降额使用；
2 T7 E& F7 ]  ?, Z隔离电压；
9 J! ?6 \& H4 Y: G功耗和效率；
( Y  S/ x9 t: T- M2 Q! {  I; L: m( U* l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。
封装形式
# A6 v7 F' y# c: x- cDC/DC变换器的外形尺寸和输出形式差异很大。小功率产品采用密封外壳，外形十分纤小；大功率产品常采用quarter-brick或half-brick的形式，电路或暴露，或以外壳包裹。在选择时，需要注意以下两个方面：第一，引脚是否在同一平面上；第二，是否便于焊接。SMT形式的变换器必须要符合IEC191-6:1990标准的要求，该标准对SMT器件引脚的共面问题做出了严格限定。如果变换器不能满足这个要求，就需要为其设计专门的焊接装配工艺，这会增加装配时间，提高生产成本。
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**积要尽量小，这样才能给系统其他部分更多空间更多功能；
9 i3 n' T' P1 q7 y, r② 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。
3 C5 h1 J. l4 [( w" D0 ]: e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，在选择模块电源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。
. x' {& u! a9 p0 ~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？这时候我们就需要使用降额。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。应折中考虑。
商品级(0 ℃ 到+70 ℃)
工业级(-40 ℃ 到+85 ℃)
1 E" C- j4 F, \( I0 ^! Y军用级(-55 ℃到+125 ℃)
0 f8 g, l5 |0 L& Y) H8 v: F/ Y变频与定频
! n! n4 M' T/ Z2 [和所有开关型器件一样，DC/DC变换器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DC/DC变换器通常采用的是变频开关技术或是定频开关技术。而定频开关变换器在这方面则简便许多，甚至可以使用LC滤波器。
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。
1 T- U+ b2 _3 r8 `1 `' [' h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。只有隔离变换器能够达到这个要求。采用隔离变换器除了实现上述要求之外，还可以实现差分形式的输出，以及双极型输出。此外，将隔离型变换器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)变换器所能承受的、施加在输入端和输出端之间的最高电压，称为变换器的隔离强度。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变换器，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。一般场合使用对模块电源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。
  A* d' _; o# |! g) h0 [什么是电涌?
. F3 V- B+ m( G- y! @. ^电涌被称为瞬态过电，是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动，在电路中通常持续约百万分之一秒。220 伏电路系统中持续瞬间(百万分之一秒)的5,000或10,000伏的电压波动，即为电涌或瞬态过电。
电涌的来源：简单而言，来自两个方面：外部电涌和内部电涌。来自外部的电涌： 最主要的来源是雷电。当云层中有电荷集蓄，云层下的地表集蓄了极性相反的等量电荷时，便发生了雷电放电，云层和地面间的电荷电位高达若干百万伏，发生雷击时，以若干千安计的电流通过雷击放电，经过所有的设备和大地返回云层，从而完成了电的通路。不幸的是，通路常常是取道重要或贵重的设备。
外部电涌的另一个来源是电力公司的公用电网开关在电力线上产生的过电压。
来自内部的电涌：88%的电涌产生于建筑物内部的设备，几年前，一平方厘米的计算机芯片有2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。
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kinidrily

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