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DCDC电源模块温度的使用范围以及降额使用

2020年06月01日 16:38 次阅读

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。降额比例随功率等级不同而不同,一般50W以上为3~10W/℃。总之要么选择宽温度范围的产品,功率利用更充分,封装也更小一些,但价格较高;要么选择一般温度范围产品,价格低一些,功率裕量和封装形式就得大一些。应折衷考虑。

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。采用变频开关技术的变换器由于要根据负载状况进行不断调整,所以会导致频带展宽,增加滤波器的复杂度。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。

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。

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。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。

采用隔离型变换器的另一个妙处是:可以将多个具有不同输出电压的变换器级联起来,构成一个电源。对于那些单个变换器的输出电压达不到工作电压要求的设备,这种特性非常有用。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。而变换器的额定工作电压是指变换器能长时间承受的加在输入端的电压,这个电压低于隔离强度。

在选择隔离型变换器时还需要考虑器件的泄漏电流指标,泄漏电流是指因输入回路和输出回路之间的耦合电容而产生的电流。只要给定隔离电容的值,并且确定噪声频率,就可以根据阻抗计算出泄漏电容的大小。泄漏电流随噪声电压的增加而增大,随隔离电容的减小而减小。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。

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