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文檔簡(jiǎn)介
1、DC/DC變換器調(diào)研報(bào)告一原理簡(jiǎn)介開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力技術(shù),控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解,在線性電源中,讓功率晶體管工作在線性模式,與線性電源不同的是,PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導(dǎo)通時(shí),電壓低,電流大;關(guān)斷時(shí),電壓高,電流?。┕β势骷系姆渤朔e就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比,PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值
2、的脈沖電壓來實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓??刂破鞯闹饕康氖潜3州敵鲭妷悍€(wěn)定,其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器,可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于,誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。二DCDC現(xiàn)狀分布式電源系統(tǒng)應(yīng)用的普及推廣以及電池供電移動(dòng)式電子設(shè)備的飛速發(fā)展,其電源系統(tǒng)需用的DC/DC電源模塊越來越多。對(duì)其性能要
3、求越來越高。除去常規(guī)電性能指標(biāo)以外,對(duì)其體積要求越來越小,也就是對(duì)其功率密度的要求越來越高,對(duì)轉(zhuǎn)換效率要求也越來越高,也即發(fā)熱越來越少。這樣其平均無故障工作時(shí)間才越來越長(zhǎng),可靠性越來越好。因此如何開發(fā)設(shè)計(jì)出更高功率密度、更高轉(zhuǎn)換效率、更低成本更高性能的DC/DC轉(zhuǎn)換器始終是近二十年來電力電子技術(shù)工程師追求的目標(biāo)。例如:二十年前Lucent公司開發(fā)出第一個(gè)半磚DC/DC時(shí),其輸出功率才30W,效率只有78%。而如今半磚的DC/DC輸出功率已達(dá)到300W,轉(zhuǎn)換效率高達(dá)93.5%。三. DCDC電源類型1.直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類:一類是有隔離的稱為隔離式DC/
4、DC轉(zhuǎn)換器;另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式(DoubleTransistor Forward Converter),雙管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter) 和半橋式(Half-Bridge Converter)四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge Converter)。非隔離式
5、DC/DC轉(zhuǎn)換器,按有源功率器件的個(gè)數(shù),可以分為單管、雙管和四管三類。單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種,即降壓式(Buck)DC/DC轉(zhuǎn)換器 ,升壓式(Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式(Buck Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPIC DC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中,Buck和Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的,Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式(Buck-Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC
6、/DC轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge Converter)。在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時(shí),轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多,DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大,四管式比兩管式輸出功率大一倍,單管式輸出功率只有四管式的1/4。2.按照開關(guān)管的開關(guān)條件,DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)(Hard Switching)和軟開關(guān)(Soft Switching)兩種。硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件 是在承受電壓或流過電流的情況下,開通或關(guān)斷電路的,因此在開通或關(guān)斷過程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗,即所謂的開關(guān)損耗(Switching loss)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開關(guān)
7、損耗也是一定的,而且開關(guān)頻率越高,開關(guān)損耗越大,同時(shí)在開關(guān)過程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩,帶來附加損耗,因此,硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。軟開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管,在開通或關(guān)斷過程中,或是加于 其上的電壓為零,即零電壓開關(guān)(ZVS),或是通過開關(guān)管的電流為零,即零電流開關(guān)(ZCS)。這種軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗,以及開關(guān)過程中激起的振蕩,使開關(guān)頻率可以大幅度提高,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造 了條件。功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是應(yīng)用較多的開關(guān)器件,它有較高的開關(guān)速度,但同時(shí)也有較大的寄生電容。它關(guān)斷時(shí),在外電壓的作用下, 其寄生電容充滿電,如果在其開
8、通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件內(nèi)部,這就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場(chǎng) 效應(yīng)管宜采用零電壓開通方式(ZVS)。絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)是一種復(fù)合開關(guān)器件,關(guān)斷時(shí)的電流拖 尾會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗,如果在關(guān)斷前使流過它的電流降到零,則可以顯著地降低開關(guān)損耗,因此IGBT宜采用零電流(ZCS)關(guān)斷方式。IGBT在 零電壓條件下關(guān)斷,同樣也能減小關(guān)斷損耗,但是MOSFET在零電流條件下開通時(shí),并不能減小容性開通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器(RC)、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器(QRC)、多諧振轉(zhuǎn)換器(MRC)、零電壓開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(ZVS PWM Converter)、零電流開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(Z
9、CS PWM Converter)、零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換(ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器等,均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展,促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展。三 DCDC發(fā)展趨勢(shì)DC-DC變換器電路拓?fù)涞闹饕l(fā)展趨勢(shì)如下: 高頻化:為縮小開關(guān)變換器的體積,提高其功率密度,并改善動(dòng)態(tài)響應(yīng),小功率DC-DC變換器開關(guān)頻率將由現(xiàn)在的200-500kHz提高到1MHz以上,但高頻化又會(huì)產(chǎn)生新的問題,如:開關(guān)損耗以及無源元件的損耗增大,高頻寄生參數(shù)以及高頻EMI的問題等。 軟開關(guān):為提高效率采用各種軟開關(guān)技術(shù),包括無源無損(吸收網(wǎng)絡(luò))軟開關(guān)技術(shù),有源軟開關(guān)技術(shù),如
10、:ZVS/ZCS諧振、準(zhǔn)諧振、恒頻零開關(guān)技術(shù)等,減小開關(guān)損耗以及開關(guān)應(yīng)力,以實(shí)現(xiàn)高效率的高頻化。如美國(guó)VICOR公司開發(fā)的DC-DC高頻軟開關(guān)變換器,48/600W輸出,效率為90%,功率密度120W/in3,日本LAMBDA公司采用有源箝位ZVS-PWM正反激組合變換以及同步整流技術(shù),可使DC-DC變換模塊的效率達(dá)90%。 低壓輸出:例如現(xiàn)代微處理器的VRM電壓將為1.1-1.8V,便攜式電子設(shè)備的DC-DC變換器輸出電壓為1.2V,特點(diǎn)是負(fù)載變化大,多數(shù)情況下工作低于備用模式,長(zhǎng)期輕載運(yùn)行。要求DC-DC變換器具有如下特征:a)負(fù)載變化的整個(gè)范圍內(nèi)效率高。b)輸出電壓低(CMOS電路的損耗
11、與電壓的平方成正比,供電電壓低,則電路損耗小)。c)功率密度高。這種模塊采用集成芯片的封裝形式。優(yōu)異的電磁兼容性、低噪聲: 通過以下技術(shù)能夠改善電磁兼容性,正激型ZCS軟開關(guān)技術(shù)、移相全橋軟開關(guān)技術(shù)、LLC諧振軟開關(guān)、低噪聲驅(qū)動(dòng)處理技術(shù)、電磁兼容加固技術(shù)。五DC-DC模塊電源的市場(chǎng)構(gòu)成1.鐵路及軌道交通產(chǎn)業(yè)對(duì)于中國(guó)而言,地大物博,國(guó)土面積龐大的同時(shí)也有世界上最多人口。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速,它已經(jīng)從最早單一的以公路運(yùn)輸為主,慢慢發(fā)展成公路、鐵路、航空、海運(yùn)為一體的環(huán)形運(yùn)輸體系。但是總體而言,中國(guó)的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家來講還不健全,還有待進(jìn)一步的完善。近幾年來,中國(guó)高鐵、城鐵迅速發(fā)展,中國(guó)也有幾
12、十個(gè)城市已經(jīng)在建地鐵項(xiàng)目,再加上已有地鐵城市的續(xù)建工程,中國(guó)鐵路、軌道建設(shè)將進(jìn)入一個(gè)黃金發(fā)展時(shí)期,對(duì)電源模塊的需求量也將在未來的幾年有一個(gè)大的突升。雖然需求量巨大,但是因?yàn)殍F路建設(shè)及軌道建設(shè)的特殊性,中國(guó)鐵道市場(chǎng)應(yīng)用的鐵路電源模塊特點(diǎn)還是相對(duì)比較單一。主要是有以下特點(diǎn):電壓輸入范圍:DC60-160V (標(biāo)稱值DC110V)模塊功率范圍: 50-200W (一般不超過200W)輸出電壓:DC5V,12V,13.8V,15V等 (也有特殊需求看應(yīng)用) 工作溫度范圍:-4085 度 (少數(shù)高溫達(dá)100攝氏度)另外鐵路及軌道用模塊電源,在抗沖擊震動(dòng),以及浪涌電流等方面,有著更高的要求一般機(jī)車載的設(shè)備
13、供電電源模塊的需求都是DC110V輸入的,但是也有相關(guān)配套設(shè)施,如車站設(shè)備,或是軌道鐵道上的設(shè)備。這些場(chǎng)合有可能提供的一次電源就是AC220V的交流電,也有可能是通信系統(tǒng)提供的DC48V,或是24V的直流系統(tǒng)。那么就有可能應(yīng)用到AC220V輸入、DC 300V輸入、DC48V輸入,DC24V輸入的電源。 再簡(jiǎn)單介紹下此行業(yè)電源模塊相關(guān)應(yīng)用:一是車站及地面設(shè)備: 車站廣播系統(tǒng)、車站PIS系統(tǒng)(乘客信息管理系統(tǒng))、車站監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、地面記錄儀、測(cè)速儀、射頻應(yīng)答器、客室控制系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、車站AFC系統(tǒng)(自動(dòng)售檢票系統(tǒng),包括自動(dòng)售票機(jī)、檢票機(jī)、充值機(jī)、閘機(jī)等)、車站電力系統(tǒng)、電動(dòng)扶梯、地鐵屏蔽門
14、等二是車載設(shè)備: 包括行車信息顯示屏、車載LED廣告機(jī)、車載廣播系統(tǒng)、車載中央空調(diào)系統(tǒng)(制冷系統(tǒng))、列車牽引系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)控制器、馬達(dá))、電源管理系統(tǒng)、列車行業(yè)記錄儀、列車應(yīng)答設(shè)備、列車照明系統(tǒng)、機(jī)車自動(dòng)門、訊號(hào)系統(tǒng)、列車制動(dòng)系統(tǒng),列車監(jiān)控系統(tǒng)等目前,像VICOR、COSEL、LAMBDA模塊電源品牌在鐵路行業(yè)都推出有專門的適應(yīng)鐵路市場(chǎng)的DC110V輸入的鐵路電源。2.通信、通訊市場(chǎng)作為模塊電源的一大市場(chǎng),這個(gè)行業(yè)相對(duì)來講是競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的一個(gè)行業(yè)。雖然如此,但是依舊檔受不住這個(gè)大市場(chǎng)的誘惑。更隨著中國(guó)國(guó)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)鋪建以及3G終端產(chǎn)品的普及,世界各大品牌包括中國(guó)國(guó)內(nèi)的一些電源品牌都有針對(duì)通訊、通信類
15、市場(chǎng)的產(chǎn)品。而這個(gè)行業(yè)雖然應(yīng)用的電源相對(duì)雜亂,但是總結(jié)起來主要是分三大類。我們知道中國(guó)三大通信運(yùn)營(yíng)商,電信、移動(dòng)、聯(lián)通,他們機(jī)房提供的一次電源無非分作三類:AC220V,DC48V,DC24V。 AC輸入這塊需求主要基本上還是國(guó)內(nèi)開關(guān)電源所占據(jù),我們暫且不論了;而DC這塊的需求,國(guó)內(nèi)國(guó)外的品牌模塊電源都有一定的市場(chǎng)份額,國(guó)外的如EMORSON、SYNQOR、POWER-ONE、COSEL、LAMBDA等模塊電源,國(guó)內(nèi)如新雷能、瑞谷、核達(dá)等電源品牌都有進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。 這個(gè)行業(yè)電源模塊應(yīng)用的特點(diǎn)相對(duì)來講,應(yīng)用的面更廣,所涉及的應(yīng)用也非常多,需求也是不盡相同。 拿DC模塊需求來講: 功率從幾W到上千
16、W的都有應(yīng)用。像功率放大器,有可能要應(yīng)用到600W的模塊電源,甚至上千W,而像通訊轉(zhuǎn)換器一些終端的交換設(shè)備,則可能用到幾W到十幾W的DC模塊。有可能應(yīng)用到DC模塊電源的相關(guān)設(shè)備:直放站、基站、干線放大器、塔頂放大器、基站BBU(基帶池)、RRU(遠(yuǎn)端射頻單元)、光接入PON、綜合接入MSAN,光端機(jī)、光纖收發(fā)器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、路由交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)控制器、光纖配線架,通信機(jī)柜、微波傳輸設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、衛(wèi)星通信車、列車廣播主機(jī)等。3.電力行業(yè)總體來講,電力行業(yè)是電源需求總量應(yīng)該是最大的,電力是國(guó)家傳統(tǒng)的支柱行業(yè),也是國(guó)家一直支持發(fā)展的,像國(guó)家智能能電網(wǎng)的改造,便給電源市場(chǎng)以及其他相關(guān)行業(yè)帶來了需求
17、的需求量。但是對(duì)DC-DC大功率模塊來講,這個(gè)行業(yè)卻不是很好的選擇。因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)用的大多是AC-DC電源。但是話又說回來,電力與其他行業(yè)是緊密相連的,如通訊、國(guó)安等。所以說過電源,我們都必須把電力行業(yè)拿出來講一講的。從市場(chǎng)反饋及我們的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來看,大功率DC-DC電源模塊只能應(yīng)用到電力相關(guān)的配套設(shè)備中去,而難于應(yīng)用到其中的主流產(chǎn)品里面去。而DC-DC微功率、小功率模塊卻是電力市場(chǎng)的寵兒,像南瑞集團(tuán)一個(gè)企業(yè),光是DC-DC微功率隔離模塊的采購(gòu)額,每年就達(dá)到幾千萬人民幣。如此可見,小功率模塊在電力行業(yè)的的市場(chǎng)需求量也是不可小覷的。隨著未來幾年國(guó)家電網(wǎng)升級(jí),智能電網(wǎng)改造的逐漸展開,電力市場(chǎng)電源需求只
18、增無減六國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見模塊電源品牌簡(jiǎn)介VICOR 美國(guó)VICOR公司模塊電路技術(shù)的核心是零電流開關(guān),工藝上大量采用二次集成和定制器件,它使VICOR變換器工作頻率超過1MHz,效率達(dá)90%以上,功率密度比普通變換器高10倍,可達(dá)每立方英寸120W。模塊接通電源后把一個(gè)量子化的能量塊從輸入源輸?shù)揭粋€(gè)由變壓器初級(jí)線圈固有漏電感和電容元件構(gòu)成的LC諧振電路。同時(shí)一個(gè)近似于半個(gè)正弦波的電流通過功率場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān),電流為零時(shí)開關(guān)接通,經(jīng)過半個(gè)正弦波后電流返回零時(shí)開關(guān)斷開。VICOR模塊采用這種零電流開關(guān)原理,減小了開關(guān)損耗,降低了傳導(dǎo)和輻射噪聲電平。為保證不同負(fù)載下系統(tǒng)的穩(wěn)定性,VICOR模塊采用變頻技術(shù)跟
19、蹤負(fù)載電流的變化,以保證在任何情況下模塊都工作在最佳狀態(tài)下。 NEMIC-LAMBDA、POWER-ONE和ASTEC、TYCO 日本LAMBDA公司電源模塊、美國(guó)POWER-ONE電源模塊和ASTEC(雅達(dá))屬于PWM部分諧振零電壓開關(guān)。在脈寬調(diào)制性恒頻變換器線路的條件下,讓功率場(chǎng)效應(yīng)管在開通和關(guān)斷的瞬間產(chǎn)生諧振,實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān),從而大大減小了開關(guān)損耗和輻射干擾,使工作頻率提高到200-500kHz,效率提高至80%-90%。因?yàn)轭l率基本恒定且不太高,對(duì)器件的要求也不是很嚴(yán)格,線路不是很復(fù)雜,因此成本不是很高,相對(duì)全諧振型變換器而言,這種變換器價(jià)格較低,在計(jì)算機(jī)和通訊領(lǐng)域達(dá)到了較佳的性能價(jià)格
20、比。 ERICSSON 瑞典ERICSSON電源模塊主要是低壓輸入模塊,功率從5-200W。這種模塊的特點(diǎn)是主要采用了推挽和半橋式脈寬調(diào)制場(chǎng)效應(yīng)管線路,工作頻率達(dá)300kHz。驅(qū)動(dòng)和控制采用了專利電路。工藝上采用DCB和線鍵合技術(shù),大大降低了寄生參數(shù),降低了紋波,改善了散熱。 國(guó)產(chǎn)模塊 主要的供應(yīng)商有新雷能、迪賽、24所等。其中新雷能與迪賽源出一處,所以這兩家的產(chǎn)品大致相同,大部分模塊采用貼片和插件混裝工藝,早期研發(fā)的模塊大量采用鋁電解電容,灌封膠自制,成本低,工藝和可靠性差。 華為模塊電源華為模塊電源主要應(yīng)用于通信領(lǐng)域,如路由器、企業(yè)交換機(jī)、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)ADSL/VDSL、無線BBU平臺(tái)等
21、,產(chǎn)品有標(biāo)準(zhǔn)模塊、定制模塊和POL系列。半導(dǎo)體集成、模塊電源封裝和電路拓?fù)涞倪M(jìn)步將模塊電源帶入了一個(gè)全新的領(lǐng)域,模塊電源正一步步向器件級(jí)發(fā)展。隨著模塊電源集成化和一致性設(shè)計(jì)的推進(jìn),模塊的應(yīng)用也日趨標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)用電路越來越簡(jiǎn)單,選型也變得相對(duì)容易。各模塊電源廠商已經(jīng)開始進(jìn)行器件和電路的整合來盡量降低成本,提高競(jìng)爭(zhēng)力。 華為是國(guó)內(nèi)最大的通信設(shè)備供應(yīng)商,所生產(chǎn)的通信設(shè)備全部使用自己的模塊電源,以往華為的模塊電源基本都自己在使用,從不對(duì)外銷售,隨著華為電源模塊產(chǎn)品的逐漸成熟,華為模塊電源也即將對(duì)外銷售,東為源將成為華為模塊電源的特約經(jīng)銷商,協(xié)助華為迅速推廣他們的電源模塊及占領(lǐng)國(guó)內(nèi)通信電源模塊市場(chǎng)。七開關(guān)
22、電源的選型電源的選擇一般考慮七個(gè)因素,第一產(chǎn)品系列等級(jí)選擇,第二產(chǎn)品功率選擇,第三工作頻率選擇,第四溫度范圍選擇及散熱,第五封裝選擇,第六電源的指標(biāo)選擇,第七電源功能選擇。1.電源產(chǎn)品系列、質(zhì)量等級(jí)選擇根據(jù)供電特性、負(fù)載特性、散熱條件、安裝方式等選擇適合的系列產(chǎn)品。根據(jù)設(shè)備整機(jī)或型號(hào)的整體可靠性需求,結(jié)合電源的應(yīng)用環(huán)境(振動(dòng)、沖擊、濕熱、鹽霧、氣壓等)和篩選試驗(yàn)條件,選擇適宜的質(zhì)量等級(jí)和制作工藝。2.產(chǎn)品輸出功率選擇考慮到電源的性價(jià)比及可靠性要求,對(duì)于一般應(yīng)用,長(zhǎng)時(shí)間工作條件下,電源輸出功率為50%70%額定功率。注:特別注意負(fù)載在啟動(dòng)或工作過程中的瞬時(shí)功率。 3. 工作頻率選擇一般而言工作頻
23、率越高,輸出紋波噪聲就更小,電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)也更好,但是對(duì)元器件特別是磁性材料的要求也越高,成本會(huì)有增加,所以國(guó)內(nèi)模塊電源產(chǎn)品開關(guān)頻率多為在300kHz以下,甚至有的只有100kHz左右,這樣就難以滿足負(fù)載變條件下動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求,因此高要求場(chǎng)合應(yīng)用要考慮采用高開關(guān)頻率的產(chǎn)品。另外一方面當(dāng)模塊電源開關(guān)頻率接近信號(hào)工作頻率時(shí)容易引起差拍振蕩,選用時(shí)也要考慮到這一點(diǎn)。4. 電源的工作溫度范圍選擇及散熱 電源工作時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生熱量,使殼溫上升。如何保證殼溫在允許的范圍內(nèi) 并使其溫升盡可能低,是提高電源可靠性的關(guān)鍵,電源殼溫越低可靠性越高。用戶應(yīng)根據(jù)電源的熱耗、熱阻及目標(biāo)環(huán)境溫度選擇合適溫度等級(jí)的產(chǎn)品及相應(yīng)的散
24、熱方式。電源散熱方式可分為:自然散熱:自然對(duì)流(適用散熱面大、散熱功率小的電源)輔助散熱:貼殼散熱、強(qiáng)制風(fēng)冷、散熱器散熱等(適用于功率密度大、散熱面小的產(chǎn)品;開放式高密度模塊一般需要風(fēng)冷散熱)。工作環(huán)溫范圍:產(chǎn)品在正常運(yùn)行時(shí)所允許的最高和最低環(huán)境溫度范圍。這個(gè)參數(shù)見于幾乎所有的電源產(chǎn)品。 5. 外殼封裝和安裝方式選擇在確定電源的功率、工作環(huán)境溫度和可以采用的散熱方式后就可以結(jié)合其它應(yīng)用條件(如振動(dòng)、濕度、氣壓等),選取合適外形封裝的系列電源。為應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求,電源廠家同一系列產(chǎn)品一般有多種封裝形式和安裝方式。 6.電源指標(biāo)選擇 產(chǎn)品輸出路數(shù)選擇 當(dāng)系統(tǒng)需求的工作電壓總數(shù)大于3路時(shí),為提
25、升系統(tǒng)的靈活性、可靠性和成本優(yōu)勢(shì),在體積空間等條件允許的情況下,首先考慮增加電源的數(shù)量,并盡量選用標(biāo)準(zhǔn)單路輸出和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱雙路輸出的貨架產(chǎn)品。定制電源研發(fā)成本高,研制、供貨周期長(zhǎng),小批量供貨時(shí)產(chǎn)品單價(jià)較高。必須選用多路輸出集成的定制產(chǎn)品時(shí),要綜合考慮產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)和供貨周期及其可靠性設(shè)計(jì)。輸出電壓精度 通常,電源生產(chǎn)廠家所提供的輸出電壓精度指標(biāo)一般為“初始精度”,即在環(huán)境溫度為25、標(biāo)稱輸入電壓、額定負(fù)載功率條件下批量產(chǎn)品所能保證的輸出電壓精度。而實(shí)際輸出精度還要受源效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng) 負(fù)載效應(yīng)、溫度系數(shù)等的影響。啟動(dòng)延遲時(shí)間、輸出建立時(shí)間 一般情況下,電源這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不會(huì)有太大的影響。
26、但對(duì)于有上電時(shí)序要求的應(yīng)用系統(tǒng)或有熱插拔需求的應(yīng)用電路,就要特別關(guān)注,防止電源上電時(shí)序的錯(cuò)誤而造成系統(tǒng)無法正常啟動(dòng)。負(fù)載能力(負(fù)載特性)電源額定輸出電流一般指能保證產(chǎn)品正常工作(指標(biāo)正常)條件下的最大輸出電流。大容性或大感性負(fù)載的啟動(dòng)電流一般比正常工作電流要大,若電源的額定輸出電流小于負(fù)載的啟動(dòng)電流,可能會(huì)導(dǎo)致電源無法正常啟動(dòng)。輸出容性負(fù)載能力 由于一般電源都是電容作為儲(chǔ)能、濾波及抗干擾手段。帶輸出短路保護(hù)功能的電源一般都有一定的容性負(fù)載能力。負(fù)載容性不應(yīng)超過電源的最大容性負(fù)載能力,否則電源可能無法正常啟動(dòng)。輸出紋波噪聲峰峰值 開關(guān)電源在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生或傳遞差模和共模兩種傳導(dǎo)噪聲。電源制造商在指標(biāo)書中所給出的開關(guān)電源輸出峰-峰值雜音電壓(紋波-噪聲),通常是指由紋波和高頻開關(guān)噪聲兩個(gè)不同的分量所構(gòu)成的差模噪聲。第一部分由開關(guān)電源的基波開關(guān)頻率和高次諧波分量所構(gòu)成,由頻率常在5 0 KHz至1 MHz之間的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生)。第二部分是頻率范圍在10MHz-50MHz之間的高頻開關(guān)噪聲,此噪聲由開關(guān)器件的開關(guān)脈沖的上升沿和下降沿產(chǎn)生。7.電源的功能選擇輸出電壓
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