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提高电源模块可靠性的应用电路

2017年09月08日 13:36 次阅读

电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,受到许多工程师的青睐。但即便使用相同的电源模块,不同的用法也会导致系统的可靠性大相径庭。使用不当,非但不能发挥模块的优势,还可能降低系统可靠性。

相信各位电路设计者在阅读DC-DC隔离电源模块的数据手册时,第一时间关注的往往是首页的电源参数,如功率、输入电压、输出电压、效率、工作温度、耐压等级等……但其实在实际应用中,数据手册中的“电路设计与应用”一节内容同样重要,它为用户在实际外围电路设计过程中提供了宝贵的参考电路经验。如果电源模块的外围电路设计使用不当,非但不能发挥模块的优势,还可能降低系统可靠性,本次我们就来谈谈一些电源模块外围电路设计核心要点。

1.两级浪涌防护电路,使用不当适得其反

电源模块体积小,在EMC要求比较高的场合,需要增加额外的浪涌防护电路,以提升系统EMC性能。如图1所示,为提高输入级的浪涌防护能力,在外围增加了压敏电阻和TVS管。但图中的电路(a)、(b)原目的是想实现两级防护,但可能适得其反。如果(a)中MOV2的压敏电压和通流能力比MOV1低,在强干扰场合,MOV2可能无法承受浪涌冲击而提前损坏,导致整个系统瘫痪。同样的,电路(b),由于TVS响应速度比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS过早损坏。

提高电源模块可靠性的应用电路

图1 两级浪涌防护

增加一个电感,构成两级防护电路。如电路(c)、(d)所示,串入一个电感,将防护器件分隔成两级,对高频浪涌脉冲,电感具有较大的阻抗,因此首先起作用的是前端的压敏电阻,而后端的压敏和TVS能够进一步吸收残压保护模块。另外,即使是单级防护,增加电感也能起到一定的作用,避免浪涌电压直接加到模块输入端。

2.输出滤波电容过大,导致模块异常

电源模块输出端通常推荐增加一定的滤波电容,但在使用过程中,由于认识不足等原因,使用了过大的输出滤波电容,既增加了成本又降低了系统的稳定性。

提高电源模块可靠性的应用电路

图2 容性负载过大

如图2中的电路(a)所示,一个3W的模块,输出使用了2000uF的电容,而通过查阅产品手册了解到,模块建议最大输出电容为800uF。输出电容过大可能导致启动不良,而对于不带短路保护的微功率DC-DC模块,输出电容过大甚至可能导致模块永久损坏。

3.接开关电源芯片,注意启动不良

如图3所示,电源模块的输出电压是逐渐建立的,电路(a)的LM2576没有设计欠压锁定,在VIN电压较低时即开始启动,若OUT负载过重,可能被24V模块误判为短路或容性负载过大,从而导致启动不良。

提高电源模块可靠性的应用电路

图3 增加欠压锁定

因此推荐使用电路(b),外置简单的欠压锁定,使24V模块输出电压建立到预置值后再启动LM2576等外接开关电源芯片,可以很大程度上避免启动不良问题。

或者可以使用功率余量更大的电源模块, ON/OFF引脚也可以连接到MCU进行控制。

4.双路模块,注意负载平衡

对于双路输出模块,两路输出对负载的要求不同,这类模块通常只对其中一路进行稳压反馈,另一路通过变压器耦合达到所需的电压。

当稳压主路负载过重辅路过轻时,辅路电压会飘高较多,此时辅路对电压要求严格时,需增加三端稳压器。而当非稳压辅路负载过重主路过轻时,可能出现输出电压不稳定或者辅路电压过低的情况,此时需给主路增加假负载。

致远电子的部分模块是主辅路均稳压的,例如ZY0GD1212DI3-15W就是双12V双稳压输出产品。

5.并联与冗余,不是一回事

当手头有两个相同的模块,而单个的功率不足时,很自然的想到两个模块并联使用,以满足功率要求,但将普通电源模块并联使用提升功率的方法存在极大隐患,输出电压偏高的模块需提供过大的电流而导致模块过功率。

提高电源模块可靠性的应用电路

图4 冗余应用

如上图电路(a)所示,负载需5W功率,超出单个模块的带载能力,则其中一个模块可能存在超负荷使用的情况。对于此种应用,需使用单个大于5W功率的模块,比如ZY0JGB12P-10W。而电路(b)则不然,每个模块的功率均能满足负载的需要,此时属于冗余设计。

6.钽电容虽好,放在电源输入输出需谨慎

钽二氧化锰电容比较容易击穿短路,抗浪涌能力差,开机时或外部供电接入时,很可能形成较大的浪涌电流或电压,造成钽电容的烧毁短路或过压击穿,在未做严格评估的情况下,建议使用陶瓷电容或电解电容。

7. 选择优质的隔离电源模块,让电路设计事半功倍

致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装,也可根据项目的特殊情况,提供量体裁衣的定制服务,为客户定制特色功能、特别封装的隔离电源。同时致远电子根据丰富的电源设计及应用经验,可为用户提供专业的电源外围应用电路设计经验参考,提升产品的可靠性。

提高电源模块可靠性的应用电路

致远电源模块以其效率高、输入电压范围宽、体积小、可靠性高、耐冲击、隔离特性好,温度范围宽等特性,适用于做板级的供电电源,广泛应用于电力、工业自动化、通讯、医疗、交通、楼宇自动化、仪器仪表和汽车电子等众多领域。

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用于Virtex7的电源模块:纹波噪声峰值仅7....

数字电源模块设计技巧介绍

电源模块结合了大部分必要的组件,以提供即插即用的解决方案,取代了40多种不同的元器件。这种整合可简化...

发表于 2013-04-01 10:38 660次阅读
数字电源模块设计技巧介绍

如何平衡电源模块中低电磁干扰的设计

电源的电磁干扰水平是设计中最难的部分,设计人员能做的最多就是在设计中进行充分考虑,尤其在布局时。由于...

发表于 2013-02-20 15:47 336次阅读
如何平衡电源模块中低电磁干扰的设计

Vicor芮健秋:2012电源模块在通信、军工和...

电子设备小体积化以及半导体器件集成和封装技术的发展,推动电源模块进入了一个全新的领域,电源模块逐步向...

发表于 2012-10-22 11:21 379次阅读
Vicor芮健秋:2012电源模块在通信、军工和...

输出多种直流电压的AC/DC电源模块设计方案

  摘 要:为了满足某测试设备对多种直流电源的需求,提出了一种能够输出多种直流电压的AC/DC 电源...

发表于 2012-08-06 10:04 5673次阅读
输出多种直流电压的AC/DC电源模块设计方案

175W Slim-TV SPS解决方案(安富利...

Avnet Design Service电源实验室开发出薄板电视SPS电源解决方案。满负荷工作条件下...

发表于 2012-08-01 09:18 427次阅读
175W Slim-TV SPS解决方案(安富利...

德州仪器(TI)推出业界最小型集成升压DC/DC...

德州仪器 (TI) 宣布面向智能手机、平板电脑以及其它便携式电子设备推出业界最小型的集成升压 DC/...

发表于 2012-07-19 09:40 700次阅读
德州仪器(TI)推出业界最小型集成升压DC/DC...

2011年功率半导体市场供应商10强

据市场调研公司IMS的最新报告,2011年功率半导体市场增长9%,约180亿美元。而英飞凌则已连续第...

发表于 2012-07-06 15:15 446次阅读
2011年功率半导体市场供应商10强

Intersil数字电源模块荣获2012中国年度...

Intersil公司(纳斯达克全球交易代码:ISIL)今天宣布,其ZL9101M 荣获了2012中...

发表于 2012-02-27 11:58 297次阅读
Intersil数字电源模块荣获2012中国年度...

PLC电源模块维修3例

PLC 电源模块维修技术实例:一次,一台停机两个月的设备出现问题,上电后无法启动。

发表于 2012-02-21 10:04 971次阅读
PLC电源模块维修3例

村田制作所开发出用于智能手机等产品的全球最小电源...

村田制作所2012年2月15日发布了面向智能手机和平板终端等小型电子终端用途的微小尺寸DC-DC转换...

发表于 2012-02-19 12:24 388次阅读
村田制作所开发出用于智能手机等产品的全球最小电源...

电源模块设计分析与方略

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,虽然采用模块有很多优点,但工程师设计电源模块以至大...

发表于 2011-12-29 17:44 556次阅读
电源模块设计分析与方略

TI推出业界最佳性能同步集成型电源模块TPS84...

德州仪器 (TI) 宣布推出集成电感器的最新 6 V、6 A 同步集成型电源模块,可实现每立方英寸 ...

发表于 2011-12-09 15:01 686次阅读
TI推出业界最佳性能同步集成型电源模块TPS84...

DC/DC电源模块高温失效原因分析

DC/DC电源模块(以下简称模块),是一种运用功率半导体开关器件实现DC/DC功率变换的开关电源。它...

发表于 2011-11-15 16:38 876次阅读
DC/DC电源模块高温失效原因分析

面向电信系统的电源管理设计

随着带宽的不断增加,有线和无线基础电信系统中的放松管制和竞争推动了对于低成本设备解决方案的需求。电信...

发表于 2011-10-27 11:04 369次阅读
面向电信系统的电源管理设计

便携式环境测试仪电源电路设计

介绍了便携式设备对电源管理的需求, 提出了一种基于硬件结合软件的智能电源模块设计方案, 给出了硬件总...

发表于 2011-10-24 12:10 516次阅读
便携式环境测试仪电源电路设计

罗姆推出超小型电源模块BZ6A系列

日本知名半导体制造商罗姆株式会社(总部:日本京都市)日前开发出集电容和电感等电源所需的零部件于一体的...

发表于 2011-10-02 11:32 777次阅读
罗姆推出超小型电源模块BZ6A系列

单片机电源模块的设计分析

特种单片开关电源有两种设计方案:第一种是采用通用单片开关电源集成电路(例如TOPSwitch-Ⅱ、T...

发表于 2011-09-30 10:32 2545次阅读
单片机电源模块的设计分析

Intersil推出电源模块新成员ZL9117M

Intersil公司(纳斯达克全球交易代码:ISIL)今天推出其电源模块家族的最新成员ZL9117M...

发表于 2011-09-30 09:13 266次阅读
Intersil推出电源模块新成员ZL9117M

ARMSynQor发布IQ65033QGA12系...

SynQor发布了IQ65033QGA12系列ATCA电源输入模块,该系列产品支持高达12A的输出电...

发表于 2011-09-20 09:12 395次阅读
ARMSynQor发布IQ65033QGA12系...

SynQor推出军品MCOTS Zeta系列DC...

SynQor针对客户在有限空间需要大功率的应用需求,推出了新的产品线:军品MCOTS Zeta系列。

发表于 2011-09-08 10:09 480次阅读
SynQor推出军品MCOTS Zeta系列DC...

Supermicro推出全新短小型冗余电源模块P...

Supermicro现针对其SuperServer系列推出全新短小型冗余电源模块PWS-406P-1...

发表于 2011-05-05 08:58 541次阅读
Supermicro推出全新短小型冗余电源模块P...

NS推出全新SIMPLE SWITCHERO易电...

美国国家半导体公司(National Semiconductor Corp.)宣布推出12款全新的 ...

发表于 2011-04-13 09:30 340次阅读
NS推出全新SIMPLE SWITCHERO易电...

效率可达97%的可驱动高输出电压电源模块

美国国家半导体宣布推出三款可驱动高输出电压的SIMPLE SWITCHER电源模块,这三款全新的模块...

发表于 2011-01-21 09:09 430次阅读
效率可达97%的可驱动高输出电压电源模块