電源模塊的應(yīng)用設(shè)計和品質(zhì)同樣重要

　　DC-DC模塊電源越來越多地應(yīng)用于通信、工業(yè)自動化、電力控制、軌道交通、礦業(yè)、軍工等行業(yè)。模塊化的設(shè)計可以有效簡化客戶的電路設(shè)計，提升系統(tǒng)的可靠性和維護效率。那么，如何提升基于DC-DC模塊的電源系統(tǒng)的可靠性?本文就這個主題作簡要分析與探討。

　　為什么需要DC-DC模塊電源?

　　DC-DC隔離模塊電源主要應(yīng)用于分布式電源系統(tǒng)中，用以對電源系統(tǒng)實現(xiàn)隔離降低噪聲、電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓和保護功能。使用DC-DC隔離模塊電源的作用如下：

　　第一，模塊電源采用隔離式設(shè)計，可以有效隔離來自一次側(cè)設(shè)備帶來的共模干擾對系統(tǒng)的影響，使負載能夠穩(wěn)定工作。

　　第二，不同的負載需要不同的供電電壓，例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等;信號采集用的運放則需要±15V;繼電器則需要12V、24V;而母線電壓多為24V，因此需要進行電壓轉(zhuǎn)換。

　　第三，母線電壓在長距離傳輸過程中會存在線損，故到PCB板級時電壓較低，而負載需要穩(wěn)定的電壓，因此需要寬壓輸入，穩(wěn)壓輸出。

　　第四，電源需要在異常情況下，保護系統(tǒng)的負載和本身不壞。

　　如何選擇高可靠性的DC-DC模塊電源

　　采用成熟的電源拓撲

　　電源模塊的設(shè)計盡量選用成熟的電源拓撲。例如1W～2W的定壓輸入DC-DC電源模塊選擇Royer電路，而寬壓輸入系列則多選Flyback拓撲，部分選Forward拓撲。

　　全負載范圍內(nèi)高效率

　　高效率意味著更低的功率損失和更低的溫升，可以有效提高可靠性。在實際應(yīng)用中，電源都會選擇一定程度的降額設(shè)計，特別是在負載IC的功耗越來越低的今天，電源大部分時候都有可能在輕載情況下工作。因此，全負載范圍內(nèi)高效率對于電源系統(tǒng)可靠性來說是非常關(guān)鍵的參數(shù)，但往往被電源廠商忽略。大部分廠商為了技術(shù)手冊上的參數(shù)吸引客戶，往往將滿載效率做到較高，但在5%～50%的負載情況下效率較低。

　　以金升陽的15W DC-DC模塊電源VRB2412LD-15WR2為例，VRB2412LD-15WR2在額定電壓24V輸入時輕載10%的效率比主流同行水平高出15%，如圖1和圖2所示。

　　圖1：某主流品牌電源效率曲線圖。

　　圖2：金升陽VRB2412LD-15WR2效率曲線圖。

　　通過效率的提升也可以有效降低產(chǎn)品的外殼溫升，VRB2412LD-15WR2在實際負載工作時的溫升要低13.8℃。

　　極限溫度特性

　　電源模塊應(yīng)用的地理區(qū)域非常寬廣，可能有熱帶的酷暑，也有類似俄羅斯冬天的嚴(yán)寒。因此要求DC-DC模塊的工作溫度范圍最低要求為-40℃～85℃，也有做到更好的，例如金升陽的定壓R2代1W～2W工作溫度可做到-40℃～105℃。如果在汽車BMS、高壓母線監(jiān)測應(yīng)用，則需要工作溫度為-40℃～125℃，金升陽的CF0505XT-1WR2工作溫度可做到125℃。

　　極限溫度試驗是最能檢驗電源模塊可靠性的方法，例如高溫老化、高溫