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爱浦电子告诉你,电源模块的选型,真没那么简单!

日期:2017年1月10日 09:28

摘要

        电源模块选型没那么简单,它需要考虑很多问题。就好像:娱乐圈有陪睡潜规则、官场有送礼的潜规则、学术圈有师承人脉的潜规则、商界有关键岗位要用自己人的潜规则一样。

        电源市场风起云涌,竞争日趋激烈,对于电子工程师,电源似乎已成一个随处抓一模块都可以满足要求的时代。今天就说说电源模块那些事儿。

        电子领域也有自己的潜规则,比如保险丝的标称值1A,它是指@25度时候的指标,但如果您的设备工作在50度的话,保险丝的标称值可就比1A变低,此温度下的设计余量就要选大一点了。

        电感的1mH也不是什么时候都是1mH,它是@1kHz的时候,如果您把它用在1MHz的时候,加工商送来的1mH电感的值可就不是1mH,因为1M时电感线圈里的分布电容开始起不小的影响,会抵消掉一部分电感的作用。

        滤波器的插损IL=25dB,是@**MHz @Rs/RL=50欧姆(源阻抗和负载阻抗)的时候,而实际上,我们的滤波器使用场合,很难做到阻抗满足这个要求,因此25dB的插损就会大打折扣。

        磁珠、电容、二极管、电阻….都具有类似的潜规则,只是我们不太注意而已。今天我们说的就是电源模块的潜规则。

        电源模块的拓扑结构有多种,反激、正激、推挽、半桥、全桥多种,每种因为其原理的不同,也表现为在某些特性指标方面的优越性。

        反激电源在开关的一个周期中,充电的时段没有放电,就是因为这个特性,其时间响应特性、纹波特性就很难做到很好,虽然可以通过大的储能电容协助解决一点,但原理性缺陷终归是硬伤,智力不足是可以通过勤劳来弥补,但补来补去遇到临界难题的时候终归跨不过某个坎儿。漏感也大等等问题,但其优点是电路简单,成本低,体积小,不必加磁复位绕组,而且输入电压范围比较宽。也正因为此,才有了其占总电源市场7成以上的份额。

        正激电源输出电压瞬态控制特性较好,负载能力较强,但其缺点也同样显著,多用一个大储能滤波电感和一个续流二极管、体积大、变压器初级线圈反电动势电压高,对开关管的要求较高(容易击穿损坏)。

        推挽式电源电流瞬态响应速度很高,电压输出特性很好,在所有拓扑结构中,是利用率最高的一种开关电源,无漏磁,驱动电路简单。但其缺点是两个开关器件需要很高的耐压值;要有两组初级线圈,对于小功率输出的推挽式开关电源是个缺点。若两个正激式变换器不完全对称或平衡,经过几个周期累积的偏磁,会使磁芯进入饱和,导致高频变压器励磁电流过大,甚至损坏开关管。

        桥式开关电源输出功率很大,工作效率很高,开关管的耐压值要求比较低,变压器初级线圈只需要一个绕组。缺点是效率低,会出现半导通区,损耗大。

        以上各种问题都是因为其拓扑结构的先天优势和先天缺陷造成的,虽然我们可以将电源模块当成黑匣子,但这也是我们在选择电源时要关注的一个点。因为能完成同样功能的设计方案,一个很轻松地完成,一个要费很大的劲才能完成,您说哪个的余量足呢?

        另一个是要根据负载的波动情况来确定,有的负载较稳定,有的负载就波动较大,甚至于有的还会有空载、或满载、或瞬间负载变大、或瞬间负载跌落的情况发生,若有这种问题,最好与电源模块厂家说明,确认其设计上已有必要的应对防护性设计措施,不是所有的电源都可以达到这个目标的。

        负载的类型也是一个影响因素。一般的模块,其输出是按照默认为阻性负载而设计的,如果负载是感性或容性负载,都需要与模块厂家单独说明,以便厂家出厂时的电源模块内部器件或参数稍作调整。

        电源模块的开关频率也是需要关注的,他决定了外接电源滤波器滤波参数(截止频率、阶次)的选择。

        纹波与拓扑结构、电容电感的参数、负载的情况都相关,一个5v电源,纹波做到50mv,单电源的误差就是1%了,对精度要求高的电路,电源的误差、放大电路的误差、信号电缆的误差、AD的舍入误差,多个误差累积合并之后,总误差可就大了。

        模块电源里有无滤波设计、电源模块所在的设备里有无安规要求(漏电流、绝缘耐压、湿度要求)、温升特性、转换效率、输入电压的波动范围、负载调整率等等,要求的地方还是不少的。

        突发感慨,一气呵成成文,只为一句话:电子产品的电源模块选择,不是只有成本这唯一的指标值得被关注。

 

 

 

 

 

 


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