電源模塊的應用設計和品質同樣重要
一、序言
DC_DC模塊電源越來越多的應用于通信、工業自動化、電力控制、軌道交通、礦業、軍工等行業。而模塊化的設計，可以有效的簡化客戶的電路設計，提升系統的可靠性和維護效率。那么，如何提升基于DC_DC模塊的電源系統的可靠性？我們大部分時候想到的是選擇一家品牌好的供應商提供高可靠的電源模塊。然而，選擇一款高可靠的電源模塊，是否就意味著我們的電源系統非常可靠呢？本文就這個主題作簡要分析與探討。
二、為什么需要DC_DC模塊電源？
DC-DC隔離模塊電源主要應用于分布式電源系統中，用以對電源系統實現隔離降低噪聲、電壓轉換、穩壓和保護功能。使用DC-DC隔離模塊電源的四大作用如下：
其一，模塊電源采用隔離式設計，可以有效的隔離來自一次側設備帶來的共模干擾對系統的影響，使負載能夠穩定的工作。
其二，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換。
其三，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，而負載需要穩定的電壓，因此需要寬壓輸入，穩壓輸出。
其四，電源需要在異常情況下，保護系統的負載和本身不壞。
那么，如何選擇DC-DC模塊電源？
三、如何選擇高可靠性的DC-DC模塊電源
1. 采用成熟的電源拓撲
電源模塊的設計盡量選用成熟的電源拓撲，這些拓撲已經經過時間的考驗，成熟可靠。例如1-2W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Forward拓撲。
2. 全負載范圍內高效率
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。在實際應用中，電源都會選擇一定程度的降額設計，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，全負載范圍內高效率對于電源系統可靠性來說是非常關鍵的參數，但往往被電源廠商忽略。大部分廠商為了技術手冊上的參數吸引客戶，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。
通過效率的提升也可以有效的降低產品的外殼溫升，VRB2412LD-15WR2在實際負載工作時的溫升要低13.8度。
3. 極限溫度特性
電源模塊應用的地理區域非常寬廣，可能有熱帶的酷暑也有類似俄羅斯冬天的嚴寒。因此要求DC-DC模塊的工作溫度范圍最低要求為-40度~85度，也有做到更好的，例如金升陽的定壓R2代1-2W工作溫度可以做到-40度~105度。如果在汽車BMS、高壓母線監測應用，則需要工作溫度為-40度~125度，目前業界DC-DC模塊只有金升陽的CF0505XT-1WR2的產品工作溫度可以做到125度。
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&低溫帶電工作性能測試、高低溫循環沖擊試驗和長時間高溫高濕測試等。正規的電源開發都會經過以上測試。因此，是否有此類測試設備也成為了判斷電源廠商是否為山寨廠商的依據。
4. 高隔離、低隔離電容
醫療產品要求極低的漏電流，電力電子產品需要原邊和次級之間盡量少寄生電容。這兩個行業有一個共性的需求，即要求盡量高的隔離耐壓，和盡量低的隔離電容，用以降低共模干擾對系統的影響。如果在醫療或電力電子應用，1-2W DC_DC建議選取隔離電容低于10pF左右的電源模塊，寬壓產品則盡量選取低于150pF的電源模塊。
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