工程師教你開(kāi)發(fā)電源如何進(jìn)行DC-DC電源模塊選型

7 隔離度

絕大多數的電路都必須實(shí)現隔離，即將負載連同負載對本地電源的噪聲與電網(wǎng)的其他負載和噪聲隔開(kāi)。只有隔離變換器能夠達到這個(gè)要求。采用隔離變換器除了實(shí)現上述要求之外，還可以實(shí)現差分形式的輸出，以及雙極型輸出。此外，將隔離型變換器的輸出高壓端與負載的電源地相連，就形成了負電源。由于電壓參考點(diǎn)不是地，因此負載可以獲得更高的電壓。在一定時(shí)限內(通常是1秒)變換器所能承受的、施加在輸入端和輸出端之間的最高電壓，稱(chēng)為變換器的隔離強度。因此，設計低噪聲電源時(shí)，應該選擇隔離強度高而隔離電容低的DC/DC變換器，以減小泄漏電流。

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。

8 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。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，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。

9 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。

10 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。來(lái)自?xún)炔康碾娪?來(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。

11 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。造成這個(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。在變換器投入使用之前，任何MTTF指標都毫無(wú)意義。溫度對可靠性有顯著(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。

有關(guān)統計數據表明，模塊電源在預期有效時(shí)間內失效的主要原因是外部故障條件下?lián)p壞。而正常使用失效的機率是很低的。

12 功耗和效率

根據計算公式 ，其中Pin、Pout、P耗分別為模塊電源輸入、輸出功率和自身功率損耗。由此可以看出，輸出功率一定條件下，模塊損耗P耗越小，則效率越高，溫升就低，壽命更長(cháng)。當然損耗越小也更符合節能的要求。