DC-DC电源模块选型
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TSP DD15W24D15E-03高温DC-DC电源模块TSP DD15W24D15E-03 高温DC-DC电源模块是专门为石油测井等高温应用领域设计的。
它在电源拓扑、热设计、EMI、用户友好等多个重要环节都进行了精心考量和反复验证。
本模块采用全金属外壳高温灌封工艺,具有耐高温、抗冲击、防潮湿等特点。
在全温度范围和不对称空满载等极端条件下,输出电压波动仍然控制在0.4V以内。
由于采用了低纹波电源拓扑,在不加任何外部滤波的情况下,本模块的输出纹波电压依然小于10mV。
TSP 高温电源系列的每个模块出厂前都经过8小时175℃15W高温试验。
本系列每个电源模块都进行唯一标识并纳入全过程生命周期跟踪管理。
主要特色:●工作温度高:环境温度-55℃~+175℃,提供15W功率●体积小:50.0mm×42.0mm×13.0mm●低纹波电源拓扑,输出纹波全温度范围内不大于10mV●过温保护:模块内部温度到达210℃(±5℃),模块关闭●高工作频率:200KHz●全金属外壳高温灌封●输入过压保护(不小于40V)●输出短路保护●快速软启动功能主要参数:1)工作环境温度:-55℃~+175℃2)输入电压:18 V~36V3)输出电压:±15V(±0.4V)4)输出功率:15W5)输出过温保护:机壳210℃(±5℃)6)输出纹波:≤ 10mV7)输出精度:≤4%8)温度稳定性:≤2%9)负载调整率:≤3%10)转换效率:75﹪~85﹪11)线性调整率:≤1%12)抗震性:25g,0~300Hz13)输入输出隔离电压:DC1000V14)机械尺寸:50.0mm (L)×:42.0mm (W)×:13.0mm (H) 外形尺寸图:101041424.5 4.5414.54.550213 41单位:mm注:误差范围±0.5mm引线定义:引脚序号颜色引脚定义功能说明1 红色■IN 输入正2 黑色■IGND 输入负3 黄色■+15V 正15V输出4 灰色■OGND 输出地5 绿色■-15V 负15V输出6 蓝色■FG 机壳地使用要求:1)模块满负载工作时温度较高,不宜将本模块封装在保温瓶中。
15V-380VDC 超宽输入电压范围电源模块PE-12V-B4 规格书版本:4.0.1概述:该产品为超低功耗、超宽电压范围输入的DC-DC 电源模块,具有宽输入电压、转换效率高、体积小、高低温度特性好、带负载能力强等功能。
该电源模块以较小的积积为您提供十分优异的性能,普遍适用于非隔离型家电产品和工业控制产品等。
产品特性:• 超宽输入电压范围: 输入工作电压范围15V-380VDC ,适应各种电网环境的应用; • 超低功耗:典型待机功耗小于6mW(带载100uA 时),满足对功耗极其严格产品的需要;• 大输出电流:输出最大电流150mA(大电流可以定制),可满足低功耗大电流产品应用要求; • 高效率:电源最大效率>65%,能效利用率远高于工频变压器与阻容降压; • 超小体积: 可放入对体积要求比较严格的产品。
产品应用:• 超宽电压输入范围的工业控制所用的辅助电源(如动力车系统、光伏系统、UPS 不间断电源、EPS 应急电源、光伏逆变器、风光互补控制器、动力电池保护板、BMS 电池管理系统等的DC-DC 转换供电模块);• 可用于非隔离供电产品的应用(如小家电之非隔离低压电源等);• 可替代低效率的阻容降压供电电路(如白色家电,智能电表,自动化仪表电源等); • 低功耗要求电器的待机电源(如绿色环保节能型电器之超低功耗待机电源等);• 可用于对电源功耗要求极其苛刻的单火线智能家居产品(如单火线取电智能开关等)。
型号说明:PE-12V-B4PE : 产品类型PI = 内部集成LDO PE = 内部不集成LDO12V : 输出电压,可选 3V,3.3V,5V,6V,9V,12V (可根据客户要求定制)B : 产品级别(依输出电流大小等参数分类): P-普通版,B-标准版,Z-增强版; D-单火开关继电器版本 4: 设计版本: 4-版本4.0引脚说明:引脚编号功能描述备注1 直流电压输入2 地(GND)3 内部LDO输入滤波电容禁止该脚对地短路,否则可能导致模块永久性损坏4 电压输出规格参数:极限参数:项目极限值输入电压400VDC输出电流180mACin电压16VDC工作温度-40 ~ +85°C说明:实际应用中超过上述极限值可能会导致电源模块的永久性损坏,在产品设计中请注意。
DC/DC设计总结关于DC-DC的学习心得主要涉及芯片的选型、电感、电容、场效应管的选型、频率的选择、以及封装的选择时序的控制等。
下面逐个说说我的学习心得:一、芯片的选型1、芯片的选型首先应该明确需求,并对需求进行合理的分类。
通常按输出电压、供电属性(数字还是模拟)进行分类,如有特殊要求可按照模块等进行分类。
明确了供电输出电压的路数,以及每一路供电电压的供电属性、电电流等属性,我们便可以此作为依据选择芯片:(1)对于大电流的(一般超过1A),一般选择DC/DC芯片,对于小电流的(一般不超过1A),一般选择LDO芯片进行供电。
(2)对于数字供电属性并且电流比较大的的一般采用DC/DC芯片,对于模拟供电的一般采用LDO芯片进行供电。
(3)对于纹波要求比较高的采用LDO芯片,对于纹波要求比较低的可采用DC/DC芯片。
(4)对于EMC要求比较高的采用LDO芯片,对于EMC要求比较低的可采用DC/DC芯片。
2、芯片的选择还应该考虑体积、成本、散热、供电线路、模块化、时序、频率是否可控等。
(1)如果需求对于体积要求比较高,并且电流很小(一般小于1A)可考虑采用LDO 芯片进行供电,对于电流比较小(一般小于3A)可考虑采用集成开关管集成度比较高的DC/DC 芯片,或者采用模块电源。
(2)成本的主要考虑芯片本身的价格,以及加上外围器件的总价格。
通常小电流的LDO 价格相对便宜。
(3)散热的考虑主要与效率有关,特别是LDO如果压差比较大,则效率比较低,热损耗比较大,这时候我们必须考虑芯片的温度是否在规格之内。
(4)如果一路输出给多路供电的时候必须考虑某些供电线路会过长,如果线路过长考虑是否需要加电容储能或者采用分开供电。
(5)如需求有时序要求,选择芯片应考虑芯片是否带有时序控制功能,或者是否带有使能端和缓起功能。
(6)如对于容易产生EMC的应用,最好选用频率可调的芯片,如果出现干扰可调节频率,避开干扰频率。
二、电感的选型以BUCK线路连续工作模式的电感选取为例说明:这里电感的选择是以保证直流输出电流为最小规定电流的10%,也即0.1Ion(Ion为额定输出电流)时,电感电流仍保持连续来选取的。
AC/DC 模块开关稳压器不同凡响的产品组合RECOM - 拥有超过35年的成功经验在过去20年里,几乎在所有的电子产品应用如工业自动化,交通运输工程,电信,数据处理,测量测试设备和医疗电子等领域直接采用DC/DC 转换器模块已经越来越普遍。
甚至对于大批量生产,也很少有公司愿意花精力去开发他们自己的DC/DC 转换器,特别是鉴于目前产品需要遵守严格的国际标准。
对于功率转换器件,RECOM 公司一直非常专注于客户需求及意愿,在过去的十年里已投资数百万用于产品开发,质量保证实验室建设以及全模块供他们使用。
我们的一些创新型解决方案如R-78开关稳压器一直就是行业标准。
对于这一点,R-78被我们的众多竞争对手抄袭就是最好的证明。
如果您需要一个定制解决方案,我们的产品工程师将无比荣幸地向您提供帮助和支持。
我们的开发团队一直以满足客户需求为本。
这也是技术支持和正确的售前建议是我们第一要务的原因所在。
球销售业务的拓展。
这意味着我生产地点,我们能够以一流的支持水平和极具性价比的价格提供目前市场上最可靠的产品。
现在,我们的客户可以精选市面上的转换器(包括输出功率高达60W 的DC/DC 和AC/DC 转换器)以及各种开关稳压器和LED 驱动器们非常贴近于遍布全球的客户的RECOM 的产品和工艺满足最高国际标准,并已获得一些全球领先的认证机构的认证。
但是对于RECOM 而言,这仅仅只是开始,因为RECOM 的目标是零缺陷。
虽然这听起来有点像天方夜谭,但是我们仍在不遗余力地在为实现这个目标而不懈努力。
这不仅适用于制造和质量控制阶段,而且还涵盖产品开发过程。
下面这个最近的例子可以证明我们志在满足严格质量标准的决心有多大。
恒温恒湿箱中的原型高加速寿命(HALT)试验表明,如果在高温/高湿环境下工作,产品可能出现潜在问题。
RECOM的目标:没有最好,只有更好!但是产生这个问题的原因尚不明确,因为我们在每个产品中所用的所有元件全部都是来自领先供应商的经过验证的元器件。
DC/DC 10W系列模块电源
◎宽输入电压范围,单、双路输出;
◎300KHz高开关频率;
◎短路保护,可自恢复;
◎输入过欠压保护;
◎内置输入滤波器。
所有参数测试条件为:环境温度+25℃,输入标称电压,
输出阻性标称负载,否则特别说明。
注1:Vo=5V时Co=2200,其他输出电压按公式(C×U2)÷P=5500计算。
★注1:表中仅列出典型型号,客户如有其他的筛选要求或技术要求,请致电本公司市场部,产品型号命名依据本公司给客户提供的产品确认书为准。
出针定义:
★注:出针间距、直径、安装定位尺寸公差按GB/T 1804-2000 F级执行,其他尺寸按GB/T 1804-2000 C级执行。
5V输出效率曲线±12V输出效率曲线
9.产品代码
8.级别
7.特殊代码
6.输出电压
5.输出路数
4.输入电压代码
3.外形尺寸代码
2.功率:(W)
1DC-DC产品系列
LD10
B。
北京落木源电子技术有限公司DC-DC模块电源(TX-PD220) 产品手册高隔离电压DC-DC模块电源(TX-PD220)产品手册特点•专为高压变频器等需要高隔离电源而设计,初次级间隔离电压15KV/AC。
•DC/DC变换,两路隔离输出,2路输出间隔离电压7KV/AC。
•输入输出耦合电容小。
•输入电源过压、欠压保护。
•输入电源极性保护。
应用•为两只高压大功率IGBT提供驱动电源,或在其它需要高隔离的地方提供电源。
外形尺寸电性能参数(除另有指定外,均为在以下条件时测得:Ta=25℃,Vi=15Vdc,双路负载均RL=240Ω)参数符号测试条件最小值典型值最大值单位输入电压(1) Vi 14 15 15.5 Vdc 输出电压(2) Vo 28 V Iio RL=∞20输入电源电流mA Iil 双路负载均RL=10Ω750输出电流Io 双路均700 mA 输出功率Po 2路总功率10 W 输入输出耦合电容Cps 3 pF 源效应(∆V o/V o)/(∆Vi/Vi) 1负载效应 (∆Vo/Vo),Io =20-100% 6 % 效率 η 满载 85 %输入对输出 15 绝缘电压VISOAC/50Hz/1min输出对输出7KV1. 输入电压过高或过低时自动关闭输出。
2. 可以定制其它电压。
工作条件符号 测 试 条 件最小值 典型值最大值 单位 工作温度 Top -40 85 ℃ 存储温度 Tst-50120℃应用连接图1. 所有电解电容均为100u/35V ,小电容用0.47-1uF 的瓷片电容或Cbb 电容。
2. C1、2应靠近PD220管脚。
3. 负压分配电阻的阻值为参考值,用户可根据自己的应用情况适当调整。
如果驱动不需要正负电源,虚线框内可以取消。
4. 不允许输出短路。
5. 用户需注意,输入电源极性接反将被内部的二极管短路,短时间不会造成本电源损坏。
6. 电源输出可以空载,但空载电压稍微高些。
一般只要输出5mA 电流,输出电压就接近额定值。
大功率宽压高效DC-DC模块电源设计大功率宽压高效DC/DC模块电源设计随着电子设备的不断发展和应用,对电源模块的需求也越来越高。
特别是在需要大功率输出、宽输入电压范围和高效率的应用场景中,设计一款满足这些要求的DC/DC模块电源成为了一项重要的任务。
设计一款大功率宽压高效DC/DC模块电源需要考虑多个因素。
首先,大功率输出要求模块具备较高的功率密度和良好的散热性能,以保证电源在高负载运行时不会过热。
其次,宽输入电压范围要求模块能够适应不同的输入电压,以满足各种应用场景的需求。
最后,高效率是一个关键指标,可以减少能源的浪费和热量的产生。
在大功率输出方面,可以采用多相结构来提高功率密度。
通过将输入电压分配到不同的功率级上,可以减小每个功率级的负载,进而减小功率级的体积。
此外,采用高效率的功率开关元件,如MOSFET,可以降低开关损耗,提高整体的转换效率。
为了适应不同的输入电压范围,可以采用宽输入电压范围的变换器拓扑结构,如降压型、升压型或者变换型。
同时,可以使用自适应控制算法,根据输入电压的变化来调整输出电压,以保持稳定的输出功率。
此外,还可以添加输入过压和欠压保护电路,以保护电源模块和被供电设备的安全运行。
提高转换效率是设计大功率宽压高效DC/DC模块电源的一个重要目标。
在选择元件时,需要考虑其导通损耗、开关损耗以及磁元件的损耗。
此外,还可以采用最大功率点追踪算法,根据输入电压和输出负载的变化,自动调整功率转换的效率。
同时,还可以添加输出过流和过压保护电路,以保护被供电设备的安全运行。
总之,设计一款大功率宽压高效DC/DC模块电源需要综合考虑功率密度、散热性能、输入电压范围和转换效率等因素。
通过合理选择拓扑结构、控制算法和元件,可以设计出满足要求的高性能电源模块,为电子设备的稳定运行提供可靠的电源支持。
宽压高效DC-DC模块电源设计宽压高效DC/DC模块电源设计随着电子设备的不断发展,对于电源模块的要求也越来越高。
宽压高效DC/DC模块电源设计是一种能够在不同输入和输出电压条件下保持高效率工作的设计方案。
本文将介绍宽压高效DC/DC 模块电源设计的原理和应用。
宽压高效DC/DC模块电源设计的核心是采用了先进的开关电源技术和高效率的功率转换器。
通过将输入电压转换为所需的输出电压,可以实现更好的能量利用和功率转换效率。
同时,宽压设计还允许电源模块在输入电压范围内自适应调整,以适应不同的工作环境和负载条件。
在电源模块设计中,选择合适的功率转换器对于实现高效率至关重要。
一般来说,开关电源技术具有较高的转换效率和较低的功耗,因此被广泛应用于宽压高效DC/DC模块电源设计中。
此外,高效率的功率转换器还能减少能量损耗,降低热量产生,提高电源模块的可靠性和寿命。
在实际应用中,宽压高效DC/DC模块电源设计具有广泛的应用前景。
首先,它可以应用于电子设备的供电系统中,如计算机、通信设备、工业控制系统等。
通过提供稳定可靠的电源输出,可以保证设备的正常运行和性能。
其次,宽压高效DC/DC模块电源设计还可以应用于新能源领域,如太阳能、风能等。
通过将不稳定的新能源转换为稳定的电源输出,可以实现对电力系统的有效利用。
总之,宽压高效DC/DC模块电源设计是一种能够满足不同输入和输出电压条件下高效工作的设计方案。
采用先进的开关电源技术和高效率的功率转换器,可以实现能量利用和功率转换的最大化。
宽压高效DC/DC模块电源设计在电子设备和新能源领域具有广泛的应用前景,将为未来的电源技术发展带来更多的可能性。
主要特点■ 输入直流电压范围:16~40V ,标称值:28V ■ 输出功率:60W■ 工作温度:-55~125℃■ 输入、输出、外壳相互隔离■ 具有禁止、短路保护、过流保护功能 ■ HIC 混合集成电路工艺 ■ 300k HZ 开关频率■ 金属全密封封装,六面金属屏蔽■ 外行尺寸与引脚功能:与INTERPOINT 公司MFL 系列产品兼容互换主要技术指标特性 项目参数备注输入电压标称值28V 16~40VON[TTL H ,+V IN ,悬空]正逻辑 OFF[TTL L ,+V IN ] OFF[TTL H ,+V IN ,悬空]输 入 特 性 遥控负逻辑ON[TTL L ,+V IN ]输出电压精度 ±1%(12V ,15V) ±2%(5V ) 满载 电压调整率 ±0.5%额定负载 负载调整率 ±1% 10%~100%额定负载输出短路保护 输出短路时间小于10S 自恢复 输出过流保护 具备 禁止功能 具备交互调节 ±10%V o20%~100%额定负载变化过冲幅度 ±4%V o 负载瞬态响应过冲时间 500uS25%负载阶跃 输 出 特 性纹波及噪声 1%V p-p20M 带宽 IN-OUT IN-FG500V DC隔离度OUT-FG 500V DC绝缘电阻 >100M Ω 一 般 特 性 开关频率 300KHz (典型值)H -55~+125℃ 额定工作温度 G1 -55~+105℃储存环境温度 H 、G1 -55~125℃ 相对湿度 10%~90%环 境 要 求冷却方式自然选型表型 号 输入电压范围(V)标称输出电压(V)Vo1/Vo2标称输出电流(A)Io1 /Io2效率(%)输出纹波噪声(mV p-p)HH02805S60 16~40 5 12 78%50 HH02812S60 16~40 12 5 82%60HH02815S60 16~40 15 4 82%75 HH02805D60 16~40 +5/-5 +5/-5 78%50/50HH02812D60 16~40 +12/-12 +2.5/-2.5 82%60/60HH02815D60 16~40 +15/-15 +2/-2 82%75/75HH02812T60 16~40 5/±124/±1.6778%50/60HH02815T60 16~40 5/±154/±1.3378%50/75温度降额曲线外形尺寸及管脚定义外形尺寸:管脚定义:表1a H型外壳引出端排列及引脚功能引出端号单路输出双路输出三路输出1 V IN+输入正端V IN+输入正端V IN+输入正端2 GND I输入地GND I输入地GND I输入地3 INH2禁止端2 INH2禁止端2 INH禁止端4 INH1禁止端1 INH1禁止端1 NC空端5 Sync Out同步端信号输出Sync Out同步端信号输出NC空端6 Sync In同步端信号输入Sync In同步端信号输入NC空端7 V O+输出正端 V O+输出正端V O+输出正端8 GND O输出地GND O输出地GND O输出地9 V s-输出采样负端V O-输出负端V O-输出负端10 V s+输出采样正端NC空端V omain(+5V)主路输出11 NC空端NC空端GND main主路输出地12 Share均流端Share均流端NC空端表1ab I型外壳引出端排列及引脚功能引出端号单路输出双路输出三路输出1 V IN+输入正端V IN+输入正端V IN+输入正端2 GND C外壳地GND C外壳地GND C外壳地3 GND I输入地 GND I输入地 GND I输入地4 INH/SyncIn禁止端/同步端INH/SyncIn禁止端/同步端INH/SyncIn禁止端/同步端5 V s-输出采样负端V O–输出负端V O–输出负端6 V s+输出采样正端V O+输出正端V O+输出正端7、8 GND O输出地 GND O输出地 GND O输出地9、10 V O+输出正端 NC空端V omain(+5V)主路输出。
小体积5W系列产品特性■小体积封装37*25*20mm■内置EMC电路■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能■符合EN55032等相关标准封装尺寸小体积7W系列产品特性■小体积封装37*28*20mm■内置EMC电路■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能■符合EN55032等相关标准封装尺寸产品特性■小体积封装27*37*17mm■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸产品特性■小体积封装25.5*39.5*22mm■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸产品特性■小体积封装36*48*23mm■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸产品特性■小体积封装36*48*23mm■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸三线四相24W单路系列产品特性■小体积封装25.5*39.5*22mm■输入电压范围85-450VAC/100-630VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸24W正负双路输出系列产品特性■小体积封装25.5*39.5*22mm■输入电压范围85-265VAC/100-370VDC■工作温度范围:-40~70℃(根据技术手册中的输出负载降额曲线使用)■隔离电压:3000VAC■低空载损耗,高效率,绿色环保■具有输出短路、过流、过压等保护功能封装尺寸。
DC/DC电源模块手册电源解决专家PowerGood ,为电源模块而诞生的专家PowerGood 之工业应用电源模块,兼具应用范围广及规格多样化特色,可应用于各种工业化设备与系统之中,功率从1W-600W ,输入电压范围涵盖9-700Vin ,符合多国安规认证及EMC 认证,除了提供电源模块以外、更提供弹性的模组化电源(PSU),提供快速性客制化服务,紧贴着应用市场的脉动。
PowerGood 不断推陈出新,提供客户最适切的产品,成为工业设备应用领域的领航者。
航天应用电源模块 医疗应用电源模块医疗行业所需求的电源模块,倾向于小型化及专业可靠。
为了因应于医疗设备及加强型隔离系统之严苛应用,PowerGood 所提供应用于医疗用之电源模块,为BF 等级设计,并且增强绝缘4k Vac ,低泄漏电流 100uA 。
适合应用于医疗机械设备之中,包含呼吸器、分析仪等各类设备。
并且随着新型医疗设备不断涌现,PowerGood 将因应市场需求,设计出更多符合需求之医疗应用电源模块。
PowerGood 创立于1989年,至今已经三十余年,提供客户最优异的品质、专利的拓扑电路、稳定的交期、专业的服务,成为客户最强大的事业后盾及伙伴。
PowerGood 产品线完整,从AC/DC 到DC/DC 电源转换器,提供标准品来满足客户需求,并与终端使用者合作,研发客制化产品,解决客户痛点,成为客户最大的后盾。
工业应用电源模块轨道应用电源模块轨道交通建设已经进入快速发展阶段,并且在AC/DC 及DC/DC 电源模块中提出了更严苛设计及挑战需求,PowerGood 了解轨道应用之环境严峻,因此产品皆符合轨道产业需求的高可靠、高耐用的特性,可应用于轨道之中的牵引设备、监控设备、通讯设备、驾驶设备...等系统之中。
PowerGood 的轨道系列产品工作壳温宽、隔离耐压高,并通过EN50155认证及EN45545-2防火保护认证,是轨道交通应用的最佳解决方案。
如何选择合适的线性DC系统电源通常认为,测试系统要求使用线性电源,因为线性电源具有输出噪声低、快输出响应等优势。
但是,精心设计的开关电源同样会实现优异的性能,可以与优秀的线性电源相媲美。
从成本、体积和供货时间等因素考虑,在更高的功率上,通称只能在不同的开关电源中进行选择。
实践证明,根据对电源性能、空间和成本要求来选择电源,而不是根据电源的工作类型来选择,将是最明智的方法。
线性DC电源结构如图1所示,线性DC电源的概念和基本实现方式相对来说都非常简单:1. 变压器把AC电压转换成与要求的最大DC输出电压相一致的值。
2. AC电压被整流为DC电压。
3. 大功率电解电容器滤波掉叠加在未稳压的DC电压上的大部分AC纹波电压。
4. 串联的功率晶体管控制着未稳压的DC电压和稳压的DC输出电压之差。
为正确稳压,在串联的晶体管中必需保持一些电压。
5. 误差信号放大器比较输出电压与参考电压,在期望的设置上稳定输出。
6. 最后,输出滤波电容器进一步降低AC输出噪声和纹波,降低输出阻抗,实现更加理想的纯电压源特点。
图1: 基本线性DC电源结构线性DC电源设计已经非常成熟,现在主要是逐渐增加效率和改善热量管理。
在正确实现时,其简明配置具有某些固有的优点:• 对AC源和负载的变化具有快速的输出瞬态响应• 低输出噪声和纹波• 低电流共模噪声• 在较低输出功率上非常经济 (在大约500瓦以下)它还有一些固有的缺点:• 功率效率差,在全部输出电压时一般不到60%,在更低的输出电压设置上,效率会进一步下降• 物理尺寸大,重量高• 在较高的功率上成本高 (在大约500瓦以上)传统的开关DC电源结构图2所示的基本开关电源要复杂得多:1. 首先对AC输入进行整流和滤波,提供未稳压的高压DC,为下一步DC到DC转换电路供电。
2. 功率晶体管开关将直流转换为20 kHz - 50 kHz高压高频 AC脉冲。
3. 根据输出电压的要求选择适当线匝比率的AC脉冲电压变压器4. 这个变压器将AC脉冲电压整流成脉冲 DC电压。
DC/DC模块电源以其体积小巧、性能卓异、使用方便的显着特点,在通信、网络、工控、铁路、军事等领域日益得到广泛的应用。
怎样正确合理地选用DC/DC模块电源呢,笔者将从DC/DC模块电源开发设计的角度,谈一谈这方面的问题,以供广大系统设计人员参考。
DCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC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。
1 电源模块选择需要考虑的几个方面额定功率封装形式温度范围与降额使用隔离电压功耗和效率2 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。
3 封装形式DC/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 一定功率条件下体积要尽量小,这样才能给系统其他部分更多空间更多功能;② 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。
4 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。
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?降额使用。
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。
应折衷考虑。
商品级(0 ℃ 到+70 ℃)工业级(-40 ℃ 到+85 ℃)军用级(-55 ℃到+125 ℃)5 变频与定频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。
6 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。
7 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(见图)。
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。
8 什么是电涌?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。
由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。
当电涌超出计算机能承受的水平时,计算机将出现数据乱码,芯片被损坏,部件提前老化,这些症状包括:出乎预料的数据错误,接收/输送数据的失败,丢失文档,工作失常,经常需要维修,原因不明的故障和硬件问题等等。
雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平,绝大多数情况下,造成计算机和其它电器设备的当即毁坏,或数据的永远丢失。
即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000-5,000伏的电涌,使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰,这种电涌的次数非常频繁。
9 电涌会损坏那些电气设备?含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏,这包括计算机和计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话、留言机等;程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备;家电行业的产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰箱等。
美国的调查数据表明,在保修期内出现问题的电气产品中,有63%是由于电涌造成的。
10 电涌的来源电涌可来自电气装置外部,也可来自电气装置内部,即来自电气装置内的电器设备。
来自外部的电涌这种电涌由雷电或公用电网开关的投切引起,这两类有害的电源扰动都可扰乱计算机和微机信息处理系统的工作,引起停工或永久性设备损坏。
当云层上有电荷储蓄,云层下表面产生极性相反的等量电荷时,将引起雷电放电。
其后的情况就象一个大电池组或一个大电容器的放电那样,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,经过所有设备和大地返回云层,从而完成电的通路。
不幸的是这个雷电通路常常取道重要或贵重的设备。
电涌防护的关键概念是给雷电感应电流提供一个通向大地的短捷有效的通路。
来自内部的电涌来自内部的电涌是经常发生的,诸如来自空调机、空压机、电弧焊机、电泵、电梯、开关电源和其它一些感性负荷的电涌。
11 平均故障间隔时间很多DPA系统都要求高度的可靠性,这就对平均故障间隔时间(MTTF)提出了要求。
在这里要提醒读者,仅凭产品说明书上的数据是不能评价某个产品可靠性的优劣的。
造成这个问题的原因是,目前国际上尚未制定出公认的关于MTTF指标的定义和计算标准,各厂商普遍使用的是美国军用标准MIL-HDBK-217F中的“一般情况下的”可靠性预测方法,以及Bellcore标准TR-NWT-000332中的电信设备模型。
不过,即便是声称遵照同一标准推算出来的MTTF指标,常常也不一致。
在变换器投入使用之前,任何MTTF指标都毫无意义。
温度对可靠性有显着的影响,经验公式是:环境温度每升高10℃,器件寿命将缩短一半。
有关统计数据表明,模块电源在预期有效时间内失效的主要原因是外部故障条件下损坏。
而正常使用失效的机率是很低的。
12 功耗和效率根据公式,其中Pin、Pout、P耗分别为模块电源输入、输出功率和自身功率损耗。
由此可以看出,输出功率一定条件下,模块损耗P耗越小,则效率越高,温升就低,寿命更长。
当然损耗越小也更符合节能的要求。
软开关技术:为提高变换器的变换效率,各种软开关技术应用而生,具有代表性的是无源软开关技术和有源软开关技术,主要包括零电压开关/零电流开关(ZVS/ZCS)谐振、准谐振、零电压/零电流脉宽调制技术(ZVS/ZCS-PWM)以及零电压过渡/零电流过渡脉宽调制(ZVT/ZCT-PWM)技术等。
采用软开关技术可以有效的降低开关损耗和开关应力,有助于变换器变换效率的提高。