DCDC模塊電源的應用與選擇

通常在醫療設備里需要很高的隔離電壓,這樣的話(huà),漏電流就小,對身體的危害就小。一般場(chǎng)合使用對模塊電源隔離電壓要求不是很高，但是更高的隔離電壓可以保證模塊電源具有更小的漏電流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前業(yè)界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上。

什么是電涌?

電涌被稱(chēng)為瞬態(tài)過(guò)電，是電路中出現的一種短暫的電流、電壓波動(dòng),在電路中通常持續約百萬(wàn)分之一秒。220 伏電路系統中持續瞬間(百萬(wàn)分之一秒)的 5,000或10,000伏的電壓波動(dòng)，即為電涌或瞬態(tài)過(guò)電。

電涌的來(lái)源：簡(jiǎn)單而言，來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：外部電涌和內部電涌。來(lái)自外部的電涌：最主要的來(lái)源是雷電。當云層中有電荷集蓄，云層下的地表集蓄了極性相反的等量電荷時(shí)，便發(fā)生了雷電放電，云層和地面間的電荷電位高達若干百萬(wàn)伏，發(fā)生雷擊時(shí),以若干千安計的電流通過(guò)雷擊放電，經(jīng)過(guò)所有的設備和大地返回云層，從而完成了電的通路。不幸的是，通路常常是取道重要或貴重的設備。如果雷電擊中了附近的電力線(xiàn)，部分電流將沿線(xiàn)進(jìn)入建筑物，這股巨大的電流就會(huì )直接擾亂或破壞計算機和其它敏感的電氣設備,其速度之快,全程只需百萬(wàn)分之一秒。

外部電涌的另一個(gè)來(lái)源是電力公司的公用電網(wǎng)開(kāi)關(guān)在電力線(xiàn)上產(chǎn)生的過(guò)電壓。

來(lái)自?xún)炔康碾娪浚?8%的電涌產(chǎn)生于建筑物內部的設備，如：空調、電梯、電焊機、空氣壓縮機、水泵、開(kāi)關(guān)電源、復印機和其它感應性負荷。電涌對計算機和其它敏感電氣設備的危害：計算機技術(shù)發(fā)展至今，多層、超規模的集層芯片，電路密集，趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導線(xiàn)更細。幾年前，一平方厘米的計算機芯片有 2,000個(gè)晶體管而現在的奔騰機則超過(guò)10,000,000個(gè)。從而增加了計算機受電涌損壞的概率。

由于計算機的設計和結構決定了它應在特定的電壓范圍內工作。當電涌超出計算機能承受的水平時(shí)，計算機將出現數據亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預料的數據錯誤，接收/輸送數據的失敗，丟失文檔，工作失常，經(jīng)常需要維修，原因不明的故障和硬件問(wèn)題等等。

雷電電涌遠遠超出了計算機和其它電氣設備所能承受的水平，絕大多數情況下，造成計算機和其它電器設備的當即毀壞，或數據的永遠丟失。即使是一個(gè)20馬力的小型感應式發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)或關(guān)閉也會(huì )產(chǎn)生3,000-5,000伏的電涌，使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電涌中都會(huì )受到損壞或干擾，這種電涌的次數非常頻繁。

電涌會(huì )損壞那些電氣設備?

含有微處理器的電氣設備極易受到電涌的損壞，這包括計算機和計算機的輔助設備、程序控制器、PLC、傳真機、電話(huà)、留言機等;程控交換機、廣播電視發(fā)送機、微波中繼設備;家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘干機和電冰箱等。美國的調查數據表明，在保修期內出現問(wèn)題的電氣產(chǎn)品中，有63%是由于電涌造成的。

電涌的來(lái)源

電涌可來(lái)自電氣裝置外部，也可來(lái)自電氣裝置內部，即來(lái)自電氣裝置內的電器設備。來(lái)自外部的電涌這種電涌由雷電或公用電網(wǎng)開(kāi)關(guān)的投切引起，這兩類(lèi)有害的電源擾動(dòng)都可擾亂計算機和微機信息處理系統的工作，引起停工或永久性設備損壞。

當云層上有電荷儲蓄，云層下表面產(chǎn)生極性相反的等量電荷時(shí)，將引起雷電放電。其后的情況就象一個(gè)大電池組或一個(gè)大電容器的放電那樣，云層和地面間的電荷電位高達若干百萬(wàn)伏。發(fā)生雷擊時(shí)以若干千安計的電流通過(guò)雷擊放電，經(jīng)過(guò)所有設備和大地返回云層，從而完成電的通路。不幸的是這個(gè)雷電通路常常取道重要或貴重的設備。電涌防護的關(guān)鍵概念是給雷電感應電流提供一個(gè)通向大地的短捷有效的通路。這樣雷電涌流將從設備外分流。大的雷擊電流值常被例舉應用，其實(shí)它發(fā)生的可能性很小。如Bellcore公司的工程師們將電涌防護器的泄放電流規定為20000A(見(jiàn)參考資料TR-NWT-001011)。雖然他們按經(jīng)驗將出現在其電氣設備裝置中的最大尖峰電流定為10000A，他們仍取100%的安全系數，即將電涌防護器的泄放電流規定為2000A。在線(xiàn)路高度暴露地段發(fā)生21萬(wàn)A的雷擊電流(有記錄的最大值之一)的機會(huì )只占總雷擊機會(huì )的0.5%。如此大的雷擊電流極少出現在建筑物電源進(jìn)線(xiàn)處，但仍須重視對這種外來(lái)電涌的防范。來(lái)自?xún)炔康碾娪縼?lái)自?xún)炔康碾娪渴墙?jīng)常發(fā)生的，諸如來(lái)自空調機、空壓機、電弧焊機、電泵、電梯、開(kāi)關(guān)電源和其它一些感性負荷的電涌。例如一臺20hp的感應電動(dòng)機(線(xiàn)電壓 230V，4級，Y結線(xiàn))在最大轉矩時(shí)每相具有約39J的儲存能量，當其標稱(chēng)方根值電流被截斷時(shí)，它將產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓。它經(jīng)常發(fā)生，和它自同一配電箱供電的其它負荷將因此易受損壞或工作失常。不要以為電氣裝置電源進(jìn)線(xiàn)上的過(guò)電壓防護器可以保護電氣設備不受內部電涌的危害。它不能，它只能對沿電源線(xiàn)進(jìn)入電氣裝置的外部電涌進(jìn)行防范，因大容量的進(jìn)線(xiàn)防護器距內部電涌發(fā)生處的距離太遠。

平均故障間隔時(shí)間

很多DPA系統都要求高度的可靠性，這就對平均故障間隔時(shí)間(MTTF)提出了要求。在這里要提醒讀者，僅憑產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上的數據是不能評價(jià)某個(gè)產(chǎn)品可靠性的優(yōu)劣的?！　≡斐蛇@個(gè)問(wèn)題的原因是，目前國際上尚未制定出公認的關(guān)于MTTF指標的定義和計算標準，各廠(chǎng)商普遍使用的是美國軍用標準MIL-HDBK-217F中的“一般情況下的”可靠性預測方法，以及Bellcore標準TR-NWT-000332中的電信設備模型。不過(guò)，即便是聲稱(chēng)遵照同一標準推算出來(lái)的MTTF指標，常常也不一致?！　∵@種不一致的第一個(gè)來(lái)源，是計算公式中對元器件特性的處理方式不同(例如某些算式將焊接點(diǎn)的影響忽略不計，而焊接點(diǎn)故障是電路失效的最常見(jiàn)原因之一);來(lái)源之二是元器件的可靠性指標。舉個(gè)例子，某些廠(chǎng)商采用MIL-HDBK-217F中的器件數據和故障率數據，另外一些廠(chǎng)商則采用其他渠道的數據;第三個(gè)來(lái)源是具體的計算方法差異(即便是MIL-HDBK，也給出了兩種不同的預測工具)。當然，在變換器投入使用之前，任何MTTF指標都毫無(wú)意義?！　囟葘煽啃杂酗@著(zhù)的影響，經(jīng)驗公式是：環(huán)境溫度每升高10℃，器件壽命將縮短一半。如果主要的設備需要在40℃～50℃條件下運行，并且電源部件的溫度高于環(huán)境溫度20℃，那么，25℃條件下推算出來(lái)的MTTF指標就失去了意義?！　?shí)踐證明，設計人員必須透過(guò)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的數據，深入地理解廠(chǎng)商推算MTTF的方法。必須去查詢(xún)推算的詳細步驟，知道原始數據的來(lái)源及其測量條件，對于那些無(wú)法提供詳細資料的廠(chǎng)商，應該對其指標持保留態(tài)度。