電dian源yuan模mo塊kuai的de出chu現xian

，將jiang嵌qian入ru式shi工gong程cheng師shi從cong繁fan重zhong的de電dian源yuan設she計ji工gong作zuo中zhong解jie脫tuo出chu來lai。但dan電dian源yuan模mo塊kuai的de種zhong類lei繁fan多duo，我wo們men在zai日ri常chang電dian路lu設she計ji中zhong該gai如ru何he考kao慮lv選xuan型xing呢ne?

在日趨激烈的市場競爭中，產品的快速設計與開發無疑已經成為領先致勝、快速占領商機的必要條件。在項目經理的“鞭策”hexiangmuzhouqiyuelaiyueduandepubianqingkuangxia
，mokuaihuakaifa，pingtaihuakaifa，fanganyinyongshikaifamoshiyijingbeiyuelaiyueduodexitongshejirenyuanheyingjiangongchengshijieshoushiyong。

圖1 模塊化設計產物——模塊化手機

任(ren)何(he)一(yi)個(ge)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)開(kai)發(fa)

，都(dou)逃(tao)不(bu)開(kai)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)。如(ru)果(guo)將(jiang)產(chan)品(pin)比(bi)作(zuo)人(ren)
，那(na)麼(me)電(dian)源(yuan)就(jiu)好(hao)比(bi)一(yi)個(ge)人(ren)的(de)心(xin)髒(zang)，心(xin)髒(zang)的(de)健(jian)康(kang)與(yu)否(fou)，關(guan)乎(hu)到(dao)人(ren)的(de)生(sheng)死(si)存(cun)亡(wang)。同(tong)樣(yang)，電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)優(you)劣(lie)，輕(qing)則(ze)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)性(xing)能(neng)，重(zhong)則(ze)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)項(xiang)目(mu)的(de)成(cheng)敗(bai)。而(er)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)

，又(you)以(yi)其(qi)專(zhuan)業(ye)程(cheng)度(du)高(gao)，調(tiao)試(shi)周(zhou)期(qi)長(chang)

，故(gu)障(zhang)排(pai)查(zha)難(nan)等(deng)特(te)點(dian)
，讓(rang)“攻城獅”們深惡痛絕。

在此等大背景下，模塊電源應運而生，為“攻城獅”們帶來了福音。其中DC/DC電源模塊又以其體積小巧、性能優異、使用方便、綜合成本低等顯著特點，在通信、網絡、工控、鐵路等領域得到廣泛的應用。

那麼
，在型號繁多，參數各不相同，品牌眾多的電源模塊中，怎樣篩選出既合適
，性價比又高的DC/DC電源模塊呢?一般標準選型方法大家都比較熟悉，這次我們講點不一樣的
，講講嵌入式係統設計時DC/DC電源模塊選型時比較容易糾結的幾個問題。

一
、隔離or非隔離?

“這部分電路到底需不需要隔離?”這基本上是每一個嵌入式係統工程師都會思考的問題。

從cong隔ge離li的de目mu的de來lai說shuo，可ke以yi將jiang隔ge離li分fen為wei安an全quan隔ge離li和he噪zao聲sheng隔ge離li兩liang大da類lei。由you於yu嵌qian入ru式shi係xi統tong的de應ying用yong廣guang泛fan性xing，在zai硬ying件jian設she計ji中zhong，經jing常chang會hui遇yu到dao多duo電dian壓ya供gong電dian，數shu模mo混hun合he
，高gao速su低di速su信xin號hao同tong板ban等deng複fu雜za的de情qing況kuang
，處chu理li稍shao有you不bu慎shen
，就jiu會hui引yin入ru幹gan擾rao
，輕qing則ze降jiang低di產chan品pin性xing能neng，重zhong則ze幹gan擾rao通tong信xin甚shen至zhi引yin起qi係xi統tong重zhong啟qi
、癱瘓等。此時，隔離就顯得尤為重要
，在嵌入式係統的設計中
，一般都會選擇使用隔離電源模塊對PCB不同區塊進行隔離供電，從最大限度上減少噪聲幹擾，提高係統穩定性。

圖2 致遠電子3W寬壓隔離電源模塊

另外，在含有工業總線的嵌入式係統中，常常會麵臨浪湧、電弧幹擾、雷(lei)擊(ji)等(deng)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)將(jiang)總(zong)線(xian)部(bu)分(fen)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)安(an)全(quan)隔(ge)離(li)。隔(ge)離(li)不(bu)僅(jin)能(neng)消(xiao)除(chu)接(jie)地(di)環(huan)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)，還(hai)能(neng)阻(zu)隔(ge)外(wai)界(jie)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)通(tong)過(guo)總(zong)線(xian)進(jin)入(ru)核(he)心(xin)係(xi)統(tong)，保(bao)證(zheng)核(he)心(xin)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)的(de)作(zuo)用(yong)。

二
、性能VS 成本?

“性能”和“成本”是一對相愛相殺的冤家，讓多少工程師麵臨兩難的選擇
，多少辛辛苦苦做的方案
，由於成本問題不得不放棄。是為了性能不顧成本?還是為了成本犧牲性能?怎樣平衡性能和成本，這是在產品設計中亙古不變的話題。

圖3 性能和成本之爭

對於同樣輸入輸出電壓的DC/DC電源模塊來說
，輸出功率和工作溫度範圍是影響其成本的主要因素。電子器件工作溫度範圍一般分為：商業級(0~70℃)、工業級(-40~85℃)、車規級(-40~105℃)、軍品級(-55~125℃)等。由於溫度等級不同，對材料和製造工藝的要求不同，模塊成本就相差很大了。

如果在體積(封裝形式)yidingdetiaojianxiashijishiyonggonglvyijingjiejinmokuaiedinggonglv
，namemokuaibiaochengdewendufanweijiubixuyangemanzushijishiyongxuqiushenzhilveyouyuliang。ruguoyouyuchengbenkaolvxuanzelejiaoxiaowendufanweidechanpin，shijishiyongwenduyijingbijinmokuaijixianwendudeqingkuang，zenmebanne?這時可以采用降額使用的辦法，即選擇功率或封裝更大一些的產品，這樣“大馬拉小車”，溫升低，能夠從一定程度上緩解這一矛盾。

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
，功率餘量和封裝形式就得大一些。到底怎樣選擇，就需要根據實際的情況，綜合考慮了。

三、功率餘量留多少?10%、20%
、還是30%?

“設計餘量”
，一yi個ge讓rang人ren又you愛ai又you恨hen的de指zhi標biao。餘yu量liang設she計ji的de本ben質zhi是shi預yu防fang意yi外wai，它ta雖sui然ran與yu品pin質zhi無wu關guan，但dan餘yu量liang設she計ji不bu足zu，會hui存cun在zai質zhi量liang問wen題ti的de隱yin患huan
，餘yu量liang設she計ji過guo大da，又you會hui造zao成cheng成cheng本ben的de升sheng高gao。

由(you)於(yu)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)的(de)廣(guang)泛(fan)性(xing)
，負(fu)載(zai)也(ye)具(ju)有(you)多(duo)樣(yang)性(xing)，有(you)的(de)是(shi)阻(zu)性(xing)負(fu)載(zai)，有(you)的(de)是(shi)感(gan)性(xing)或(huo)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)
，有(you)的(de)負(fu)載(zai)較(jiao)穩(wen)定(ding)
，有(you)的(de)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)較(jiao)大(da)，有(you)的(de)甚(shen)至(zhi)還(hai)會(hui)有(you)空(kong)載(zai)

、或滿載
、或瞬間負載變大、或瞬間負載跌落的情況發生，這給確定電源模塊的功率等級造成一定的難度。

圖4 嵌入式開發應用廣泛

一般情況下
，負載電流的大小是決定功率的關鍵因素，為考慮到嵌入式係統設計的穩定性和抗意外能力，建議根據實際情況，最小預留20%的設計餘量，既實際使用中最大功率不超過電源模塊額定功率的80%
，zaizhegegonglvfanweineidianyuanmokuaigefangmianxingnengfahuidoubijiaochongfenerqiewendingkekao。ruguoyuliangtaida，zaochengziyuanlangfei，ruguoyuliangtaixiaozebuliyuwenshenghekekaoxing。

對(dui)於(yu)波(bo)動(dong)較(jiao)大(da)的(de)負(fu)載(zai)，設(she)計(ji)應(ying)當(dang)滿(man)足(zu)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)不(bu)超(chao)過(guo)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)最(zui)大(da)承(cheng)受(shou)範(fan)圍(wei)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)，再(zai)根(gen)據(ju)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)的(de)頻(pin)率(lv)，適(shi)當(dang)的(de)加(jia)大(da)設(she)計(ji)餘(yu)量(liang)的(de)方(fang)法(fa)，盡(jin)量(liang)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)。

四
、隔離電壓越大越好?

隔離電壓，是隔離型DC/DC電源模塊的一個重要指標，一般分1000VDC
、1500VDC、2000VDC

、3000VDC、6000VDC等規格，是指在一定時間內(通常是1秒)電源模塊所能承受的、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)。隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)等(deng)級(ji)越(yue)高(gao)
，電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)內(nei)部(bu)的(de)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)和(he)設(she)計(ji)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)就(jiu)越(yue)高(gao)，從(cong)根(gen)本(ben)上(shang)講(jiang)，就(jiu)是(shi)成(cheng)本(ben)越(yue)高(gao)。那(na)麼(me)怎(zen)樣(yang)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)呢(ne)?

dianyuanmokuaidegelidianya

，xuyaogenjuyingyongchanghelaixuanze。yibanchangheshiyongduidianyuanmokuaigelidianyayaoqiubushihengao，danshigenggaodegelidianyakeyibaozhengmokuaidianyuanjuyougengxiaodeloudianliu，genggaodeanquanxinghekekaoxing，bingqieEMC特性也更好一些，加之嵌入式係統核心器件集成度高
，封裝小，相對比較脆弱，因此一般應用業界

，普遍的隔離電壓水平為1500VDC或以上。但在一些特殊的行業，比如醫療，戶外通信基站，高壓電力等，對電源模塊的隔離度要求則更高。

在zai科ke技ji高gao速su發fa展zhan的de當dang下xia
，產chan品pin快kuai速su開kai發fa已yi經jing成cheng為wei常chang態tai化hua
，嵌qian入ru式shi係xi統tong強qiang大da的de處chu理li能neng力li
，弱ruo化hua了le硬ying件jian設she計ji，將jiang大da量liang的de工gong作zuo交jiao給gei了le軟ruan件jian。標biao準zhun化hua的de硬ying件jian平ping台tai，標biao準zhun的de接jie口kou，豐feng富fu的de驅qu動dong，使shi產chan品pin快kuai速su成cheng型xing推tui向xiang市shi場chang成cheng為wei可ke能neng。在zai越yue來lai越yue緊jin湊cou的de項xiang目mu周zhou期qi下xia，越yue來lai越yue多duo的de嵌qian入ru式shi係xi統tong設she計ji工gong程cheng師shi已yi經jing強qiang烈lie的de認ren識shi到dao：正確合理地選用DC/DC電源模塊，不但可以省去電源設計、調試方麵的麻煩，而且可以提高整體係統的可靠性和設計水平，更重要的是
，縮短了整個產品的研發周期。




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