DCDC模塊電源的選擇與應用
發布時間:2011-03-07
DCDC模塊電源的中心議題:
DC/DC模塊電源以其體積小巧、性能卓異、使用方便的顯著特點,在通信、網絡、工控、鐵路、軍事等領域日益得到廣泛的應用。很多係統設計人員已經意識到:正確合理地選用DC/DC模塊電源,可以省卻電源設計、調(tiao)試(shi)方(fang)麵(mian)的(de)麻(ma)煩(fan),將(jiang)主(zhu)要(yao)精(jing)力(li)集(ji)中(zhong)在(zai)自(zi)己(ji)專(zhuan)業(ye)的(de)領(ling)域(yu),這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)整(zheng)體(ti)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)設(she)計(ji)水(shui)平(ping),而(er)且(qie)更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)縮(suo)短(duan)了(le)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)研(yan)發(fa)周(zhou)期(qi),為(wei)在(zai)激(ji)烈(lie)的(de)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)領(ling)先(xian)致(zhi)勝(sheng)贏(ying)得(de)了(le)寶(bao)貴(gui)商(shang)機(ji)。那(na)麼(me),怎(zen)樣(yang)正(zheng)確(que)合(he)理(li)地(di)選(xuan)用(yong)DC/DC模塊電源呢,筆者將從DC/DC模塊電源開發設計的角度,談一談這方麵的問題,以供廣大係統設計人員參考。
電源模塊選擇需要考慮的幾個方麵
額定功率
封裝形式
溫度範圍與降額使用
隔離電壓
功耗和效率
額定功率
一般建議實際使用功率是模塊電源額定功率的30~80%為宜(具體比例大小還與其他因素有關,後麵將會提到。),這個功率範圍內模塊電源各方麵性能發揮都比較充分而且穩定可靠。負載太輕造成資源浪費,太重則對溫升、可靠性等不利。所有模塊電源均有一定的過載能力,但是仍不建議長時間工作在過載條件下,畢竟這是一種短時應急之計。
封裝形式
DC/DC變換器的外形尺寸和輸出形式差異很大。小功率產品采用密封外殼,外形十分纖小;大功率產品常采用quarter-brick 或half-brick的形式,電路或暴露,或以外殼包裹。在選擇時,需要注意以下兩個方麵:第一,引腳是否在同一平麵上;第二,是否便於焊接。SMT形式的變換器必須要符合IEC191-6:1990標準的要求,該標準對SMT器件引腳的共麵問題做出了嚴格限定。器件引腳不共麵會造成器件裝配時定位困難,嚴重影響焊接質量,提高次品率。SMT形式的變換器應能承受規定的焊接條件。對於絕大多數現代流水線而言,器件必須滿足 CEC00802標準所規定的回流焊要求,即器件表麵溫度可超過300℃。如果變換器不能滿足這個要求,就需要為其設計專門的焊接裝配工藝,這會增加裝配時間,提高生產成本。
模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)的(de)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),符(fu)合(he)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)也(ye)有(you),非(fei)標(biao)準(zhun)的(de)也(ye)有(you),就(jiu)同(tong)一(yi)公(gong)司(si)產(chan)品(pin)而(er)言(yan),相(xiang)同(tong)功(gong)率(lv)產(chan)品(pin)有(you)不(bu)同(tong)封(feng)裝(zhuang),相(xiang)同(tong)封(feng)裝(zhuang)有(you)不(bu)同(tong)功(gong)率(lv),那(na)麼(me)怎(zen)麼(me)選(xuan)擇(ze)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)呢(ne)?主(zhu)要(yao)有(you)三(san)個(ge)方(fang)麵(mian):① 一定功率條件下體積要盡量小,這樣才能給係統其他部分更多空間更多功能;② 盡量選擇符合國際標準封裝的產品,因為兼容性較好,不局限於一兩個供貨廠家;③ 應具有可擴展性,便於係統擴容和升級。選擇一種封裝,係統由於功能升級對電源功率的要求提高,電源模塊封裝依然不變,係統線路板設計可以不必改動,從而大大簡化了產品升級更新換代,節約時間。全部符合國際標準,為業界廣泛采用的半磚、全磚封裝,與VICOR、 LAMBDA等著名品牌完全兼容,並且半磚產品功率範圍覆蓋50~200W,全磚產品覆蓋100~300W。
溫度範圍與降額使用
一般廠家的模塊電源都有幾個溫度範圍產品可供選用:商品級、工業級、軍(jun)用(yong)級(ji)等(deng),在(zai)選(xuan)擇(ze)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)時(shi)一(yi)定(ding)要(yao)考(kao)慮(lv)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei),因(yin)為(wei)溫(wen)度(du)等(deng)級(ji)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)和(he)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)不(bu)同(tong)價(jia)格(ge)就(jiu)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da),選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang)還(hai)會(hui)影(ying)響(xiang)使(shi)用(yong),因(yin)此(ci)不(bu)得(de)不(bu)慎(shen)重(zhong)考(kao)慮(lv)。可(ke)以(yi)有(you)兩(liang)種(zhong)選(xuan)擇(ze)方(fang)法(fa):一是根據使用功率和封裝形式選擇,如果在體積(封裝形式)一(yi)定(ding)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)功(gong)率(lv)已(yi)經(jing)接(jie)近(jin)額(e)定(ding)功(gong)率(lv),那(na)麼(me)模(mo)塊(kuai)標(biao)稱(cheng)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)就(jiu)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)滿(man)足(zu)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)甚(shen)至(zhi)略(lve)有(you)裕(yu)量(liang)。二(er)是(shi)根(gen)據(ju)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)來(lai)選(xuan),如(ru)果(guo)由(you)於(yu)成(cheng)本(ben)考(kao)慮(lv)選(xuan)擇(ze)了(le)較(jiao)小(xiao)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)的(de)產(chan)品(pin),但(dan)有(you)時(shi)也(ye)有(you)溫(wen)度(du)逼(bi)近(jin)極(ji)限(xian)的(de)情(qing)況(kuang),怎(zen)麼(me)辦(ban)呢(ne)?降(jiang)額(e)使(shi)用(yong)。即(ji)選(xuan)擇(ze)功(gong)率(lv)或(huo)封(feng)裝(zhuang)更(geng)大(da)一(yi)些(xie)的(de)產(chan)品(pin),這(zhe)樣(yang)“大馬拉小車”,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不同而不同,一般50W以上為3~10W/℃。總之要麼選擇寬溫度範圍的產品,功率利用更充分,封裝也更小一些,但價格較高;要麼選擇一般溫度範圍產品,價格低一些,功率裕量和封裝形式就得大一些。應折衷考慮。
商品級(0 ℃ 到+70 ℃)
工業級(-40 ℃ 到+85 ℃)
軍用級(-55 ℃到+125 ℃)
變頻與定頻
和所有開關型器件一樣,DC/DC變換器在工作時會產生噪聲,因此濾波性能的好壞也是重要的選型依據。集成化的DC/DC變換器通常采用的是變頻開關技術或是定頻開關技術。 采cai用yong變bian頻pin開kai關guan技ji術shu的de變bian換huan器qi由you於yu要yao根gen據ju負fu載zai狀zhuang況kuang進jin行xing不bu斷duan調tiao整zheng,所suo以yi會hui導dao致zhi頻pin帶dai展zhan寬kuan,增zeng加jia濾lv波bo器qi的de複fu雜za度du。而er定ding頻pin開kai關guan變bian換huan器qi在zai這zhe方fang麵mian則ze簡jian便bian許xu多duo,甚shen至zhi可ke以yi使shi用yongLC濾波器。
工作頻率
一(yi)般(ban)而(er)言(yan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)更(geng)小(xiao),電(dian)源(yuan)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)也(ye)更(geng)好(hao),但(dan)是(shi)對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)特(te)別(bie)是(shi)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)越(yue)高(gao),成(cheng)本(ben)會(hui)有(you)增(zeng)加(jia),所(suo)以(yi)國(guo)內(nei)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)產(chan)品(pin)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)多(duo)為(wei)在(zai)300kHz以下,甚至有的隻有100kHz左(zuo)右(you),這(zhe)樣(yang)就(jiu)難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)負(fu)載(zai)變(bian)條(tiao)件(jian)下(xia)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)的(de)要(yao)求(qiu),因(yin)此(ci)高(gao)要(yao)求(qiu)場(chang)合(he)應(ying)用(yong)要(yao)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)產(chan)品(pin)。另(ling)外(wai)一(yi)方(fang)麵(mian)當(dang)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)接(jie)近(jin)信(xin)號(hao)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)時(shi)容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)差(cha)拍(pai)振(zhen)蕩(dang),選(xuan)用(yong)時(shi)也(ye)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)。
隔離度
絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)的(de)電(dian)路(lu)都(dou)必(bi)須(xu)實(shi)現(xian)隔(ge)離(li),即(ji)將(jiang)負(fu)載(zai)連(lian)同(tong)負(fu)載(zai)對(dui)本(ben)地(di)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)與(yu)電(dian)網(wang)的(de)其(qi)他(ta)負(fu)載(zai)和(he)噪(zao)聲(sheng)隔(ge)開(kai)。隻(zhi)有(you)隔(ge)離(li)變(bian)換(huan)器(qi)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)這(zhe)個(ge)要(yao)求(qiu)。 采用隔離變換器除了實現上述要求之外,還可以實現差分形式的輸出,以及雙極型輸出(見圖)。 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。由於電壓參考點不是地,因此負載可以獲得更高的電壓。 采用隔離型變換器的另一個妙處是:keyijiangduogejuyoubutongshuchudianyadebianhuanqijilianqilai,gouchengyigedianyuan。duiyunaxiedangebianhuanqideshuchudianyadabudaogongzuodianyayaoqiudeshebei,zhezhongtexingfeichangyouyong。 在一定時限內(通常是1秒)變換器所能承受的、施(shi)加(jia)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)之(zhi)間(jian)的(de)最(zui)高(gao)電(dian)壓(ya),稱(cheng)為(wei)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)隔(ge)離(li)強(qiang)度(du)。而(er)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)額(e)定(ding)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)是(shi)指(zhi)變(bian)換(huan)器(qi)能(neng)長(chang)時(shi)間(jian)承(cheng)受(shou)的(de)加(jia)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya),這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)隔(ge)離(li)強(qiang)度(du)。 zaixuanzegelixingbianhuanqishihaixuyaokaolvqijiandexieloudianliuzhibiao,xieloudianliushizhiyinshuruhuiluheshuchuhuiluzhijiandeouhedianrongerchanshengdedianliu。zhiyaogeidinggelidianrongdezhi,bingqiequedingzaoshengpinlv,jiukeyigenjuzukangjisuanchuxieloudianrongdedaxiao。 泄漏電流隨噪聲電壓的增加而增大,隨隔離電容的減小而減小。因此,設計低噪聲電源時,應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。
通常在醫療設備裏需要很高的隔離電壓,這樣的話,漏電流就小,對dui身shen體ti的de危wei害hai就jiu小xiao。一yi般ban場chang合he使shi用yong對dui模mo塊kuai電dian源yuan隔ge離li電dian壓ya要yao求qiu不bu是shi很hen高gao,但dan是shi更geng高gao的de隔ge離li電dian壓ya可ke以yi保bao證zheng模mo塊kuai電dian源yuan具ju有you更geng小xiao的de漏lou電dian流liu,更geng高gao的de安an全quan性xing和he可ke靠kao性xing,並bing且qieEMC特性也更好一些,因此目前業界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。
什麼是電湧?
電湧被稱為瞬態過電,是電路中出現的一種短暫的電流、電壓波動,在電路中通常持續約百萬分之一秒。220 伏電路係統中持續瞬間(百萬分之一秒)的 5,000或10,000伏的電壓波動,即為電湧或瞬態過電。
電湧的來源:簡單而言,來自兩個方麵:外部電湧和內部電湧。來自外部的電湧: zuizhuyaodelaiyuanshileidian。dangyuncengzhongyoudianhejixu,yuncengxiadedibiaojixulejixingxiangfandedengliangdianheshi,bianfashengleleidianfangdian,yuncenghedimianjiandedianhedianweigaodaruoganbaiwanfu,fashengleijishi,以yi若ruo幹gan千qian安an計ji的de電dian流liu通tong過guo雷lei擊ji放fang電dian,經jing過guo所suo有you的de設she備bei和he大da地di返fan回hui雲yun層ceng,從cong而er完wan成cheng了le電dian的de通tong路lu。不bu幸xing的de是shi,通tong路lu常chang常chang是shi取qu道dao重zhong要yao或huo貴gui重zhong的de設she備bei。如ru果guo雷lei電dian擊ji中zhong了le附fu近jin的de電dian力li線xian,部bu分fen電dian流liu將jiang沿yan線xian進jin入ru建jian築zhu物wu,這zhe股gu巨ju大da的de電dian流liu就jiu會hui直zhi接jie擾rao亂luan或huo破po壞huai計ji算suan機ji和he其qi它ta敏min感gan的de電dian氣qi設she備bei,其速度之快,全程隻需百萬分之一秒。
外部電湧的另一個來源是電力公司的公用電網開關在電力線上產生的過電壓。
來自內部的電湧:88%的電湧產生於建築物內部的設備,如:空調、電梯、電焊機、空氣壓縮機、水泵、開關電源、複印機和其它感應性負荷。 電湧對計算機和其它敏感電氣設備的危害:計算機技術發展至今,多層、超規模的集層芯片,電路密集,趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導線更細。幾年前,一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電湧損壞的概率。
由you於yu計ji算suan機ji的de設she計ji和he結jie構gou決jue定ding了le它ta應ying在zai特te定ding的de電dian壓ya範fan圍wei內nei工gong作zuo。當dang電dian湧yong超chao出chu計ji算suan機ji能neng承cheng受shou的de水shui平ping時shi,計ji算suan機ji將jiang出chu現xian數shu據ju亂luan碼ma,芯xin片pian被bei損sun壞huai,部bu件jian提ti前qian老lao化hua,這zhe些xie症zheng狀zhuang包bao括kuo:出乎預料的數據錯誤,接收/輸送數據的失敗,丟失文檔,工作失常,經常需要維修,原因不明的故障和硬件問題等等。
leidiandianyongyuanyuanchaochulejisuanjiheqitadianqishebeisuonengchengshoudeshuiping,juedaduoshuqingkuangxia,zaochengjisuanjiheqitadianqishebeidedangjihuihuai,huoshujudeyongyuandiushi。jishishiyige20馬力的小型感應式發動機的啟動或關閉也會產生3,000-5,000伏的電湧,使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電湧中都會受到損壞或幹擾,這種電湧的次數非常頻繁。
電湧會損壞那些電氣設備?
含有微處理器的電氣設備極易受到電湧的損壞,這包括計算機和計算機的輔助設備、程序控製器、PLC、傳真機、電話、留言機等;程控交換機、廣播電視發送機、微波中繼設備;家電行業的產品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘幹機和電冰箱等。美國的調查數據表明,在保修期內出現問題的電氣產品中,有63%是由於電湧造成的。
電湧的來源
電湧可來自電氣裝置外部,也可來自電氣裝置內部,即來自電氣裝置內的電器設備。來自外部的電湧 這(zhe)種(zhong)電(dian)湧(yong)由(you)雷(lei)電(dian)或(huo)公(gong)用(yong)電(dian)網(wang)開(kai)關(guan)的(de)投(tou)切(qie)引(yin)起(qi),這(zhe)兩(liang)類(lei)有(you)害(hai)的(de)電(dian)源(yuan)擾(rao)動(dong)都(dou)可(ke)擾(rao)亂(luan)計(ji)算(suan)機(ji)和(he)微(wei)機(ji)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo),引(yin)起(qi)停(ting)工(gong)或(huo)永(yong)久(jiu)性(xing)設(she)備(bei)損(sun)壞(huai)。
當(dang)雲(yun)層(ceng)上(shang)有(you)電(dian)荷(he)儲(chu)蓄(xu),雲(yun)層(ceng)下(xia)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)極(ji)性(xing)相(xiang)反(fan)的(de)等(deng)量(liang)電(dian)荷(he)時(shi),將(jiang)引(yin)起(qi)雷(lei)電(dian)放(fang)電(dian)。其(qi)後(hou)的(de)情(qing)況(kuang)就(jiu)象(xiang)一(yi)個(ge)大(da)電(dian)池(chi)組(zu)或(huo)一(yi)個(ge)大(da)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)放(fang)電(dian)那(na)樣(yang),雲(yun)層(ceng)和(he)地(di)麵(mian)間(jian)的(de)電(dian)荷(he)電(dian)位(wei)高(gao)達(da)若(ruo)幹(gan)百(bai)萬(wan)伏(fu)。發(fa)生(sheng)雷(lei)擊(ji)時(shi)以(yi)若(ruo)幹(gan)千(qian)安(an)計(ji)的(de)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)雷(lei)擊(ji)放(fang)電(dian),經(jing)過(guo)所(suo)有(you)設(she)備(bei)和(he)大(da)地(di)返(fan)回(hui)雲(yun)層(ceng),從(cong)而(er)完(wan)成(cheng)電(dian)的(de)通(tong)路(lu)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)這(zhe)個(ge)雷(lei)電(dian)通(tong)路(lu)常(chang)常(chang)取(qu)道(dao)重(zhong)要(yao)或(huo)貴(gui)重(zhong)的(de)設(she)備(bei)。電(dian)湧(yong)防(fang)護(hu)的(de)關(guan)鍵(jian)概(gai)念(nian)是(shi)給(gei)雷(lei)電(dian)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)通(tong)向(xiang)大(da)地(di)的(de)短(duan)捷(jie)有(you)效(xiao)的(de)通(tong)路(lu)。這(zhe)樣(yang)雷(lei)電(dian)湧(yong)流(liu)將(jiang)從(cong)設(she)備(bei)外(wai)分(fen)流(liu)。大(da)的(de)雷(lei)擊(ji)電(dian)流(liu)值(zhi)常(chang)被(bei)例(li)舉(ju)應(ying)用(yong),其(qi)實(shi)它(ta)發(fa)生(sheng)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)很(hen)小(xiao)。如(ru)Bellcore公司的工程師們將電湧防護器的泄放電流規定為20000A(見參考資料TR-NWT-001011)。雖然他們按經驗將出現在其電氣設備裝置中的最大尖峰電流定為10000A,他們仍取100%的安全係數,即將電湧防護器的泄放電流規定為2000A。在線路高度暴露地段發生21萬A的雷擊電流(有記錄的最大值之一)的機會隻占總雷擊機會的0.5%。如此大的雷擊電流極少出現在建築物電源進線處,但仍須重視對這種外來電湧的防範。來自內部的電湧 來自內部的電湧是經常發生的,諸如來自空調機、空壓機、電弧焊機、電泵、電梯、開關電源和其它一些感性負荷的電湧。例如一台20hp的感應電動機(線電壓 230V,4級,Y結線)在最大轉矩時每相具有約39Jdechucunnengliang,dangqibiaochengfanggenzhidianliubeijieduanshi,tajiangchanshengshuntaiguodianya。tajingchangfasheng,hetazitongyipeidianxianggongdiandeqitafuhejiangyinciyishousunhuaihuogongzuoshichang。buyaoyiweidianqizhuangzhidianyuanjinxianshangdeguodianyafanghuqikeyibaohudianqishebeibushouneibudianyongdeweihai。tabuneng,tazhinengduiyandianyuanxianjinrudianqizhuangzhidewaibudianyongjinxingfangfan,yindarongliangdejinxianfanghuqijuneibudianyongfashengchudejulitaiyuan。
平均故障間隔時間
很多DPA係統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。在這裏要提醒讀者,僅憑產品說明書上的數據是不能評價某個產品可靠性的優劣的。 造成這個問題的原因是,目前國際上尚未製定出公認的關於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”可靠性預測方法,以及Bellcore標準TR-NWT-000332中的電信設備模型。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。 這種不一致的第一個來源,是計算公式中對元器件特性的處理方式不同(例如某些算式將焊接點的影響忽略不計,而焊接點故障是電路失效的最常見原因之一);來源之二是元器件的可靠性指標。舉個例子,某些廠商采用MIL-HDBK-217F中的器件數據和故障率數據,另外一些廠商則采用其他渠道的數據;第三個來源是具體的計算方法差異(即便是MIL-HDBK,也給出了兩種不同的預測工具)。當然,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,經驗公式是:環境溫度每升高10℃,器件壽命將縮短一半。如果主要的設備需要在40℃~50℃條件下運行,並且電源部件的溫度高於環境溫度20℃,那麼,25℃條件下推算出來的MTTF指標就失去了意義。 實踐證明,設計人員必須透過產品說明書的數據,深入地理解廠商推算MTTFdefangfa。bixuquzhaxuntuisuandexiangxibuzhou,zhidaoyuanshishujudelaiyuanjiqiceliangtiaojian,duiyunaxiewufatigongxiangxiziliaodechangshang,yinggaiduiqizhibiaochibaoliutaidu。
有you關guan統tong計ji數shu據ju表biao明ming,模mo塊kuai電dian源yuan在zai預yu期qi有you效xiao時shi間jian內nei失shi效xiao的de主zhu要yao原yuan因yin是shi外wai部bu故gu障zhang條tiao件jian下xia損sun壞huai。而er正zheng常chang使shi用yong失shi效xiao的de機ji率lv是shi很hen低di的de。因yin此ci延yan長chang模mo塊kuai電dian源yuan壽shou命ming、tigaoxitongkekaoxingdezhongyaoyihuanshixuanzebaohugongnengwanshandechanpin,jizaimokuaidianyuanwaibudianluchuxianguzhangshimokuaidianyuannenggouzidongjinrubaohuzhuangtaierbuzhiyuyongjiushixiao,waibuguzhangxiaoshihouyingnengzidonghuifuzhengchang。mokuaidianyuandebaohugongnengyingzhishaobaokuoshuruguoya、欠壓、軟啟動保護;輸出過壓、過流、短路保護,大功率產品還應有過溫保護等。
功耗和效率
根據公式 ,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。除了滿載正常損耗外,還有兩個損耗值得注意:空載損耗和短路損耗(輸出短路時模塊電源損耗),因yin為wei這zhe兩liang個ge損sun耗hao越yue小xiao,表biao明ming模mo塊kuai效xiao率lv越yue高gao,特te別bie是shi短duan路lu未wei能neng及ji時shi采cai取qu措cuo施shi的de情qing況kuang下xia,可ke能neng持chi續xu較jiao長chang時shi間jian,短duan路lu損sun耗hao越yue小xiao則ze因yin此ci失shi效xiao的de機ji率lv也ye大da大da減jian小xiao。當dang然ran損sun耗hao越yue小xiao也ye更geng符fu合he節jie能neng的de要yao求qiu。
軟開關技術:為提高變換器的變換效率,各種軟開關技術應用而生,具有代表性的是無源軟開關技術和有源軟開關技術,主要包括零電壓開關/零電流開關(ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電壓/零電流脈寬調製技術(ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過渡/零電流過渡脈寬調製(ZVT/ZCT-PWM)技術等。采用軟開關技術可以有效的降低開關損耗和開關應力,有助於變換器變換效率的提高。
- 如何正確合理的選用DC/DC模塊電源
- 額定功率的考慮
- 封裝形式注意事項
- 選擇合適的溫度範圍與降額使用
- 隔離電壓的考慮
- 功耗和效率的考慮
DC/DC模塊電源以其體積小巧、性能卓異、使用方便的顯著特點,在通信、網絡、工控、鐵路、軍事等領域日益得到廣泛的應用。很多係統設計人員已經意識到:正確合理地選用DC/DC模塊電源,可以省卻電源設計、調(tiao)試(shi)方(fang)麵(mian)的(de)麻(ma)煩(fan),將(jiang)主(zhu)要(yao)精(jing)力(li)集(ji)中(zhong)在(zai)自(zi)己(ji)專(zhuan)業(ye)的(de)領(ling)域(yu),這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)整(zheng)體(ti)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)設(she)計(ji)水(shui)平(ping),而(er)且(qie)更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)縮(suo)短(duan)了(le)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)研(yan)發(fa)周(zhou)期(qi),為(wei)在(zai)激(ji)烈(lie)的(de)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)領(ling)先(xian)致(zhi)勝(sheng)贏(ying)得(de)了(le)寶(bao)貴(gui)商(shang)機(ji)。那(na)麼(me),怎(zen)樣(yang)正(zheng)確(que)合(he)理(li)地(di)選(xuan)用(yong)DC/DC模塊電源呢,筆者將從DC/DC模塊電源開發設計的角度,談一談這方麵的問題,以供廣大係統設計人員參考。
電源模塊選擇需要考慮的幾個方麵
額定功率
封裝形式
溫度範圍與降額使用
隔離電壓
功耗和效率
額定功率
一般建議實際使用功率是模塊電源額定功率的30~80%為宜(具體比例大小還與其他因素有關,後麵將會提到。),這個功率範圍內模塊電源各方麵性能發揮都比較充分而且穩定可靠。負載太輕造成資源浪費,太重則對溫升、可靠性等不利。所有模塊電源均有一定的過載能力,但是仍不建議長時間工作在過載條件下,畢竟這是一種短時應急之計。
封裝形式
DC/DC變換器的外形尺寸和輸出形式差異很大。小功率產品采用密封外殼,外形十分纖小;大功率產品常采用quarter-brick 或half-brick的形式,電路或暴露,或以外殼包裹。在選擇時,需要注意以下兩個方麵:第一,引腳是否在同一平麵上;第二,是否便於焊接。SMT形式的變換器必須要符合IEC191-6:1990標準的要求,該標準對SMT器件引腳的共麵問題做出了嚴格限定。器件引腳不共麵會造成器件裝配時定位困難,嚴重影響焊接質量,提高次品率。SMT形式的變換器應能承受規定的焊接條件。對於絕大多數現代流水線而言,器件必須滿足 CEC00802標準所規定的回流焊要求,即器件表麵溫度可超過300℃。如果變換器不能滿足這個要求,就需要為其設計專門的焊接裝配工藝,這會增加裝配時間,提高生產成本。
模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)的(de)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),符(fu)合(he)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)也(ye)有(you),非(fei)標(biao)準(zhun)的(de)也(ye)有(you),就(jiu)同(tong)一(yi)公(gong)司(si)產(chan)品(pin)而(er)言(yan),相(xiang)同(tong)功(gong)率(lv)產(chan)品(pin)有(you)不(bu)同(tong)封(feng)裝(zhuang),相(xiang)同(tong)封(feng)裝(zhuang)有(you)不(bu)同(tong)功(gong)率(lv),那(na)麼(me)怎(zen)麼(me)選(xuan)擇(ze)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)呢(ne)?主(zhu)要(yao)有(you)三(san)個(ge)方(fang)麵(mian):① 一定功率條件下體積要盡量小,這樣才能給係統其他部分更多空間更多功能;② 盡量選擇符合國際標準封裝的產品,因為兼容性較好,不局限於一兩個供貨廠家;③ 應具有可擴展性,便於係統擴容和升級。選擇一種封裝,係統由於功能升級對電源功率的要求提高,電源模塊封裝依然不變,係統線路板設計可以不必改動,從而大大簡化了產品升級更新換代,節約時間。全部符合國際標準,為業界廣泛采用的半磚、全磚封裝,與VICOR、 LAMBDA等著名品牌完全兼容,並且半磚產品功率範圍覆蓋50~200W,全磚產品覆蓋100~300W。
溫度範圍與降額使用
一般廠家的模塊電源都有幾個溫度範圍產品可供選用:商品級、工業級、軍(jun)用(yong)級(ji)等(deng),在(zai)選(xuan)擇(ze)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)時(shi)一(yi)定(ding)要(yao)考(kao)慮(lv)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei),因(yin)為(wei)溫(wen)度(du)等(deng)級(ji)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)和(he)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)不(bu)同(tong)價(jia)格(ge)就(jiu)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da),選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang)還(hai)會(hui)影(ying)響(xiang)使(shi)用(yong),因(yin)此(ci)不(bu)得(de)不(bu)慎(shen)重(zhong)考(kao)慮(lv)。可(ke)以(yi)有(you)兩(liang)種(zhong)選(xuan)擇(ze)方(fang)法(fa):一是根據使用功率和封裝形式選擇,如果在體積(封裝形式)一(yi)定(ding)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)功(gong)率(lv)已(yi)經(jing)接(jie)近(jin)額(e)定(ding)功(gong)率(lv),那(na)麼(me)模(mo)塊(kuai)標(biao)稱(cheng)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)就(jiu)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)滿(man)足(zu)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)甚(shen)至(zhi)略(lve)有(you)裕(yu)量(liang)。二(er)是(shi)根(gen)據(ju)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)來(lai)選(xuan),如(ru)果(guo)由(you)於(yu)成(cheng)本(ben)考(kao)慮(lv)選(xuan)擇(ze)了(le)較(jiao)小(xiao)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)的(de)產(chan)品(pin),但(dan)有(you)時(shi)也(ye)有(you)溫(wen)度(du)逼(bi)近(jin)極(ji)限(xian)的(de)情(qing)況(kuang),怎(zen)麼(me)辦(ban)呢(ne)?降(jiang)額(e)使(shi)用(yong)。即(ji)選(xuan)擇(ze)功(gong)率(lv)或(huo)封(feng)裝(zhuang)更(geng)大(da)一(yi)些(xie)的(de)產(chan)品(pin),這(zhe)樣(yang)“大馬拉小車”,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不同而不同,一般50W以上為3~10W/℃。總之要麼選擇寬溫度範圍的產品,功率利用更充分,封裝也更小一些,但價格較高;要麼選擇一般溫度範圍產品,價格低一些,功率裕量和封裝形式就得大一些。應折衷考慮。
商品級(0 ℃ 到+70 ℃)
工業級(-40 ℃ 到+85 ℃)
軍用級(-55 ℃到+125 ℃)
變頻與定頻
和所有開關型器件一樣,DC/DC變換器在工作時會產生噪聲,因此濾波性能的好壞也是重要的選型依據。集成化的DC/DC變換器通常采用的是變頻開關技術或是定頻開關技術。 采cai用yong變bian頻pin開kai關guan技ji術shu的de變bian換huan器qi由you於yu要yao根gen據ju負fu載zai狀zhuang況kuang進jin行xing不bu斷duan調tiao整zheng,所suo以yi會hui導dao致zhi頻pin帶dai展zhan寬kuan,增zeng加jia濾lv波bo器qi的de複fu雜za度du。而er定ding頻pin開kai關guan變bian換huan器qi在zai這zhe方fang麵mian則ze簡jian便bian許xu多duo,甚shen至zhi可ke以yi使shi用yongLC濾波器。
工作頻率
一(yi)般(ban)而(er)言(yan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)更(geng)小(xiao),電(dian)源(yuan)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)也(ye)更(geng)好(hao),但(dan)是(shi)對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)特(te)別(bie)是(shi)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)越(yue)高(gao),成(cheng)本(ben)會(hui)有(you)增(zeng)加(jia),所(suo)以(yi)國(guo)內(nei)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)產(chan)品(pin)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)多(duo)為(wei)在(zai)300kHz以下,甚至有的隻有100kHz左(zuo)右(you),這(zhe)樣(yang)就(jiu)難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)負(fu)載(zai)變(bian)條(tiao)件(jian)下(xia)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)的(de)要(yao)求(qiu),因(yin)此(ci)高(gao)要(yao)求(qiu)場(chang)合(he)應(ying)用(yong)要(yao)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)產(chan)品(pin)。另(ling)外(wai)一(yi)方(fang)麵(mian)當(dang)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)接(jie)近(jin)信(xin)號(hao)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)時(shi)容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)差(cha)拍(pai)振(zhen)蕩(dang),選(xuan)用(yong)時(shi)也(ye)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)。
隔離度
絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)的(de)電(dian)路(lu)都(dou)必(bi)須(xu)實(shi)現(xian)隔(ge)離(li),即(ji)將(jiang)負(fu)載(zai)連(lian)同(tong)負(fu)載(zai)對(dui)本(ben)地(di)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)與(yu)電(dian)網(wang)的(de)其(qi)他(ta)負(fu)載(zai)和(he)噪(zao)聲(sheng)隔(ge)開(kai)。隻(zhi)有(you)隔(ge)離(li)變(bian)換(huan)器(qi)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)這(zhe)個(ge)要(yao)求(qiu)。 采用隔離變換器除了實現上述要求之外,還可以實現差分形式的輸出,以及雙極型輸出(見圖)。 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。由於電壓參考點不是地,因此負載可以獲得更高的電壓。 采用隔離型變換器的另一個妙處是:keyijiangduogejuyoubutongshuchudianyadebianhuanqijilianqilai,gouchengyigedianyuan。duiyunaxiedangebianhuanqideshuchudianyadabudaogongzuodianyayaoqiudeshebei,zhezhongtexingfeichangyouyong。 在一定時限內(通常是1秒)變換器所能承受的、施(shi)加(jia)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)之(zhi)間(jian)的(de)最(zui)高(gao)電(dian)壓(ya),稱(cheng)為(wei)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)隔(ge)離(li)強(qiang)度(du)。而(er)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)額(e)定(ding)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)是(shi)指(zhi)變(bian)換(huan)器(qi)能(neng)長(chang)時(shi)間(jian)承(cheng)受(shou)的(de)加(jia)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya),這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)低(di)於(yu)隔(ge)離(li)強(qiang)度(du)。 zaixuanzegelixingbianhuanqishihaixuyaokaolvqijiandexieloudianliuzhibiao,xieloudianliushizhiyinshuruhuiluheshuchuhuiluzhijiandeouhedianrongerchanshengdedianliu。zhiyaogeidinggelidianrongdezhi,bingqiequedingzaoshengpinlv,jiukeyigenjuzukangjisuanchuxieloudianrongdedaxiao。 泄漏電流隨噪聲電壓的增加而增大,隨隔離電容的減小而減小。因此,設計低噪聲電源時,應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。
通常在醫療設備裏需要很高的隔離電壓,這樣的話,漏電流就小,對dui身shen體ti的de危wei害hai就jiu小xiao。一yi般ban場chang合he使shi用yong對dui模mo塊kuai電dian源yuan隔ge離li電dian壓ya要yao求qiu不bu是shi很hen高gao,但dan是shi更geng高gao的de隔ge離li電dian壓ya可ke以yi保bao證zheng模mo塊kuai電dian源yuan具ju有you更geng小xiao的de漏lou電dian流liu,更geng高gao的de安an全quan性xing和he可ke靠kao性xing,並bing且qieEMC特性也更好一些,因此目前業界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。
什麼是電湧?
電湧被稱為瞬態過電,是電路中出現的一種短暫的電流、電壓波動,在電路中通常持續約百萬分之一秒。220 伏電路係統中持續瞬間(百萬分之一秒)的 5,000或10,000伏的電壓波動,即為電湧或瞬態過電。
電湧的來源:簡單而言,來自兩個方麵:外部電湧和內部電湧。來自外部的電湧: zuizhuyaodelaiyuanshileidian。dangyuncengzhongyoudianhejixu,yuncengxiadedibiaojixulejixingxiangfandedengliangdianheshi,bianfashengleleidianfangdian,yuncenghedimianjiandedianhedianweigaodaruoganbaiwanfu,fashengleijishi,以yi若ruo幹gan千qian安an計ji的de電dian流liu通tong過guo雷lei擊ji放fang電dian,經jing過guo所suo有you的de設she備bei和he大da地di返fan回hui雲yun層ceng,從cong而er完wan成cheng了le電dian的de通tong路lu。不bu幸xing的de是shi,通tong路lu常chang常chang是shi取qu道dao重zhong要yao或huo貴gui重zhong的de設she備bei。如ru果guo雷lei電dian擊ji中zhong了le附fu近jin的de電dian力li線xian,部bu分fen電dian流liu將jiang沿yan線xian進jin入ru建jian築zhu物wu,這zhe股gu巨ju大da的de電dian流liu就jiu會hui直zhi接jie擾rao亂luan或huo破po壞huai計ji算suan機ji和he其qi它ta敏min感gan的de電dian氣qi設she備bei,其速度之快,全程隻需百萬分之一秒。
外部電湧的另一個來源是電力公司的公用電網開關在電力線上產生的過電壓。
來自內部的電湧:88%的電湧產生於建築物內部的設備,如:空調、電梯、電焊機、空氣壓縮機、水泵、開關電源、複印機和其它感應性負荷。 電湧對計算機和其它敏感電氣設備的危害:計算機技術發展至今,多層、超規模的集層芯片,電路密集,趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導線更細。幾年前,一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電湧損壞的概率。
由you於yu計ji算suan機ji的de設she計ji和he結jie構gou決jue定ding了le它ta應ying在zai特te定ding的de電dian壓ya範fan圍wei內nei工gong作zuo。當dang電dian湧yong超chao出chu計ji算suan機ji能neng承cheng受shou的de水shui平ping時shi,計ji算suan機ji將jiang出chu現xian數shu據ju亂luan碼ma,芯xin片pian被bei損sun壞huai,部bu件jian提ti前qian老lao化hua,這zhe些xie症zheng狀zhuang包bao括kuo:出乎預料的數據錯誤,接收/輸送數據的失敗,丟失文檔,工作失常,經常需要維修,原因不明的故障和硬件問題等等。
leidiandianyongyuanyuanchaochulejisuanjiheqitadianqishebeisuonengchengshoudeshuiping,juedaduoshuqingkuangxia,zaochengjisuanjiheqitadianqishebeidedangjihuihuai,huoshujudeyongyuandiushi。jishishiyige20馬力的小型感應式發動機的啟動或關閉也會產生3,000-5,000伏的電湧,使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電湧中都會受到損壞或幹擾,這種電湧的次數非常頻繁。
電湧會損壞那些電氣設備?
含有微處理器的電氣設備極易受到電湧的損壞,這包括計算機和計算機的輔助設備、程序控製器、PLC、傳真機、電話、留言機等;程控交換機、廣播電視發送機、微波中繼設備;家電行業的產品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘幹機和電冰箱等。美國的調查數據表明,在保修期內出現問題的電氣產品中,有63%是由於電湧造成的。
電湧的來源
電湧可來自電氣裝置外部,也可來自電氣裝置內部,即來自電氣裝置內的電器設備。來自外部的電湧 這(zhe)種(zhong)電(dian)湧(yong)由(you)雷(lei)電(dian)或(huo)公(gong)用(yong)電(dian)網(wang)開(kai)關(guan)的(de)投(tou)切(qie)引(yin)起(qi),這(zhe)兩(liang)類(lei)有(you)害(hai)的(de)電(dian)源(yuan)擾(rao)動(dong)都(dou)可(ke)擾(rao)亂(luan)計(ji)算(suan)機(ji)和(he)微(wei)機(ji)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo),引(yin)起(qi)停(ting)工(gong)或(huo)永(yong)久(jiu)性(xing)設(she)備(bei)損(sun)壞(huai)。
當(dang)雲(yun)層(ceng)上(shang)有(you)電(dian)荷(he)儲(chu)蓄(xu),雲(yun)層(ceng)下(xia)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)極(ji)性(xing)相(xiang)反(fan)的(de)等(deng)量(liang)電(dian)荷(he)時(shi),將(jiang)引(yin)起(qi)雷(lei)電(dian)放(fang)電(dian)。其(qi)後(hou)的(de)情(qing)況(kuang)就(jiu)象(xiang)一(yi)個(ge)大(da)電(dian)池(chi)組(zu)或(huo)一(yi)個(ge)大(da)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)放(fang)電(dian)那(na)樣(yang),雲(yun)層(ceng)和(he)地(di)麵(mian)間(jian)的(de)電(dian)荷(he)電(dian)位(wei)高(gao)達(da)若(ruo)幹(gan)百(bai)萬(wan)伏(fu)。發(fa)生(sheng)雷(lei)擊(ji)時(shi)以(yi)若(ruo)幹(gan)千(qian)安(an)計(ji)的(de)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)雷(lei)擊(ji)放(fang)電(dian),經(jing)過(guo)所(suo)有(you)設(she)備(bei)和(he)大(da)地(di)返(fan)回(hui)雲(yun)層(ceng),從(cong)而(er)完(wan)成(cheng)電(dian)的(de)通(tong)路(lu)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)這(zhe)個(ge)雷(lei)電(dian)通(tong)路(lu)常(chang)常(chang)取(qu)道(dao)重(zhong)要(yao)或(huo)貴(gui)重(zhong)的(de)設(she)備(bei)。電(dian)湧(yong)防(fang)護(hu)的(de)關(guan)鍵(jian)概(gai)念(nian)是(shi)給(gei)雷(lei)電(dian)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)通(tong)向(xiang)大(da)地(di)的(de)短(duan)捷(jie)有(you)效(xiao)的(de)通(tong)路(lu)。這(zhe)樣(yang)雷(lei)電(dian)湧(yong)流(liu)將(jiang)從(cong)設(she)備(bei)外(wai)分(fen)流(liu)。大(da)的(de)雷(lei)擊(ji)電(dian)流(liu)值(zhi)常(chang)被(bei)例(li)舉(ju)應(ying)用(yong),其(qi)實(shi)它(ta)發(fa)生(sheng)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)很(hen)小(xiao)。如(ru)Bellcore公司的工程師們將電湧防護器的泄放電流規定為20000A(見參考資料TR-NWT-001011)。雖然他們按經驗將出現在其電氣設備裝置中的最大尖峰電流定為10000A,他們仍取100%的安全係數,即將電湧防護器的泄放電流規定為2000A。在線路高度暴露地段發生21萬A的雷擊電流(有記錄的最大值之一)的機會隻占總雷擊機會的0.5%。如此大的雷擊電流極少出現在建築物電源進線處,但仍須重視對這種外來電湧的防範。來自內部的電湧 來自內部的電湧是經常發生的,諸如來自空調機、空壓機、電弧焊機、電泵、電梯、開關電源和其它一些感性負荷的電湧。例如一台20hp的感應電動機(線電壓 230V,4級,Y結線)在最大轉矩時每相具有約39Jdechucunnengliang,dangqibiaochengfanggenzhidianliubeijieduanshi,tajiangchanshengshuntaiguodianya。tajingchangfasheng,hetazitongyipeidianxianggongdiandeqitafuhejiangyinciyishousunhuaihuogongzuoshichang。buyaoyiweidianqizhuangzhidianyuanjinxianshangdeguodianyafanghuqikeyibaohudianqishebeibushouneibudianyongdeweihai。tabuneng,tazhinengduiyandianyuanxianjinrudianqizhuangzhidewaibudianyongjinxingfangfan,yindarongliangdejinxianfanghuqijuneibudianyongfashengchudejulitaiyuan。
平均故障間隔時間
很多DPA係統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。在這裏要提醒讀者,僅憑產品說明書上的數據是不能評價某個產品可靠性的優劣的。 造成這個問題的原因是,目前國際上尚未製定出公認的關於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”可靠性預測方法,以及Bellcore標準TR-NWT-000332中的電信設備模型。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。 這種不一致的第一個來源,是計算公式中對元器件特性的處理方式不同(例如某些算式將焊接點的影響忽略不計,而焊接點故障是電路失效的最常見原因之一);來源之二是元器件的可靠性指標。舉個例子,某些廠商采用MIL-HDBK-217F中的器件數據和故障率數據,另外一些廠商則采用其他渠道的數據;第三個來源是具體的計算方法差異(即便是MIL-HDBK,也給出了兩種不同的預測工具)。當然,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,經驗公式是:環境溫度每升高10℃,器件壽命將縮短一半。如果主要的設備需要在40℃~50℃條件下運行,並且電源部件的溫度高於環境溫度20℃,那麼,25℃條件下推算出來的MTTF指標就失去了意義。 實踐證明,設計人員必須透過產品說明書的數據,深入地理解廠商推算MTTFdefangfa。bixuquzhaxuntuisuandexiangxibuzhou,zhidaoyuanshishujudelaiyuanjiqiceliangtiaojian,duiyunaxiewufatigongxiangxiziliaodechangshang,yinggaiduiqizhibiaochibaoliutaidu。
有you關guan統tong計ji數shu據ju表biao明ming,模mo塊kuai電dian源yuan在zai預yu期qi有you效xiao時shi間jian內nei失shi效xiao的de主zhu要yao原yuan因yin是shi外wai部bu故gu障zhang條tiao件jian下xia損sun壞huai。而er正zheng常chang使shi用yong失shi效xiao的de機ji率lv是shi很hen低di的de。因yin此ci延yan長chang模mo塊kuai電dian源yuan壽shou命ming、tigaoxitongkekaoxingdezhongyaoyihuanshixuanzebaohugongnengwanshandechanpin,jizaimokuaidianyuanwaibudianluchuxianguzhangshimokuaidianyuannenggouzidongjinrubaohuzhuangtaierbuzhiyuyongjiushixiao,waibuguzhangxiaoshihouyingnengzidonghuifuzhengchang。mokuaidianyuandebaohugongnengyingzhishaobaokuoshuruguoya、欠壓、軟啟動保護;輸出過壓、過流、短路保護,大功率產品還應有過溫保護等。
功耗和效率
根據公式 ,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。除了滿載正常損耗外,還有兩個損耗值得注意:空載損耗和短路損耗(輸出短路時模塊電源損耗),因yin為wei這zhe兩liang個ge損sun耗hao越yue小xiao,表biao明ming模mo塊kuai效xiao率lv越yue高gao,特te別bie是shi短duan路lu未wei能neng及ji時shi采cai取qu措cuo施shi的de情qing況kuang下xia,可ke能neng持chi續xu較jiao長chang時shi間jian,短duan路lu損sun耗hao越yue小xiao則ze因yin此ci失shi效xiao的de機ji率lv也ye大da大da減jian小xiao。當dang然ran損sun耗hao越yue小xiao也ye更geng符fu合he節jie能neng的de要yao求qiu。
軟開關技術:為提高變換器的變換效率,各種軟開關技術應用而生,具有代表性的是無源軟開關技術和有源軟開關技術,主要包括零電壓開關/零電流開關(ZVS/ZCS)諧振、準諧振、零電壓/零電流脈寬調製技術(ZVS/ZCS-PWM)以及零電壓過渡/零電流過渡脈寬調製(ZVT/ZCT-PWM)技術等。采用軟開關技術可以有效的降低開關損耗和開關應力,有助於變換器變換效率的提高。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
微波功率管
微波開關
微波連接器
微波器件
微波三極管
微波振蕩器
微電機
微調電容
微動開關
微蜂窩
位置傳感器
溫度保險絲
溫度傳感器
溫控開關
溫控可控矽
聞泰
穩壓電源
穩壓二極管
穩壓管
無焊端子
無線充電
無線監控
無源濾波器
五金工具
物聯網
顯示模塊
顯微鏡結構
線圈
線繞電位器
線繞電阻


