電源是電子系統(tǒng)中非常重要甚至為最關(guān)鍵性的元件,對于高品質(zhì)的電子產(chǎn)品更需要我們精心地去選擇一款合適的電源及應(yīng)用方案。在開發(fā)的初期合理地設(shè)計(jì)電源配電,布局,可以降低成本,避免干擾振蕩,過熱過流等惡劣現(xiàn)象,提高可靠性,節(jié)約開發(fā)時(shí)間。
1 .確定電源規(guī)格
首先,確定電源的規(guī)格,按照我們需求的指標(biāo)進(jìn)行篩選,確定使用標(biāo)準(zhǔn)模塊還是需要定制。
基本要求 :
A :輸入電壓:
輸入電源的類型和電壓的精度直接決定了模塊的類型;例:開關(guān)電源、線性穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二級管等輸出較穩(wěn)定,可以選擇定壓輸入模塊(變化一般小于± 5% ) ,24V 工業(yè)總線電源、 48V 通訊總線電源、 220V 變壓整流輸出以及各式電瓶、蓄電池、鋰電池、干電池等輸出電壓在很寬范圍內(nèi)變化的場合可選擇寬壓輸入模塊( 2 : 1 或 4 : 1 )。輸入電壓的常用標(biāo)稱規(guī)格有: 3.3V 、 5V 、 12V 、 24V 、 48V 。
B :輸出電壓:
輸出電壓由負(fù)載的電路類型決定,數(shù)字電路,放大直流或低頻信號的運(yùn)放, RS232.RS485.CAN 總線等對電源精度要求不高,可選擇非穩(wěn)壓輸出,對于傳感器,高精度的運(yùn)放, A/D , D/A 等受電源精度和紋波蜜柑的器件可選用壓或穩(wěn)壓模塊,其不但紋波小,且有短路保護(hù)功能;在成本和效率兼顧的情況下,可以考慮非穩(wěn)壓模塊和線性穩(wěn)壓器的結(jié)合使用;在負(fù)載有正負(fù)電壓或多種電壓供電時(shí),要考慮正負(fù)輸出或采用雙路和多輸出,這時(shí)盡量可能地減少輸出路數(shù),并將功率大和精度要求高的做為主邊輸出,確定副邊的要求精度,使模塊設(shè)計(jì)更可靠的滿足要求。輸出電壓的常見規(guī)格有 3.3V,5V,9V,12V,15V.
C: 輸出電流:
負(fù)載選定后,電流就基本確定,負(fù)載電流的大小是決定功率的關(guān)鍵,同時(shí)也影響到模塊的價(jià)格。功率余量建議選擇 20%~30% 。對于功率很小或空載,如給光耦、繼電器供電,做電壓基準(zhǔn)使用時(shí),建議加合適的假負(fù)載提高電源模塊使用的可靠性,對于電流負(fù)載極不穩(wěn)定,變化范圍較大的情況,假負(fù)載的選擇要兼顧在 10-** 范圍內(nèi),避免輕載和過載。在高溫情況下 DC/DC 應(yīng)降額使用,可以選擇在 30 — 40% 以上的功率余量,對于長期工作于 75 ° C 以上的場合,請向技術(shù)服務(wù)人員說明以選取合適高溫環(huán)境的電源模塊。總之,輸出電流的選擇是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵,過大或過小的電流均會(huì)導(dǎo)致較低的可靠性及過高的成本。
D :隔離性質(zhì):
隔離特性,使模塊的輸入輸出完全為兩個(gè)獨(dú)立的電源。在工業(yè)總線系統(tǒng)之中,面臨惡劣環(huán)境(雷擊、電弧干擾)時(shí)進(jìn)行安全隔離,也起到**接地環(huán)路的作用;在混合電路中,實(shí)現(xiàn)敏感模擬電路和數(shù)字電路的噪聲隔離;在多電壓供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。
E :封裝尺寸:
信號采集的干擾和其他電路部件性能的影響,所以要兼顧體積、成本,可靠性綜合考慮。
總之,盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模塊規(guī)格,可以滿足成本較低,技術(shù)成熟,減小開發(fā)阻力,節(jié)約開發(fā)時(shí)間的目的。對于高隔離,超寬電壓范圍,高溫環(huán)境, EMC 認(rèn)證等其他特殊要求則**咨詢技術(shù)服務(wù)。
2. 系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)
系統(tǒng)配電的設(shè)計(jì)往往要結(jié)合產(chǎn)品的特性和電路的需求多次優(yōu)化,準(zhǔn)確測量實(shí)際電路的工作參數(shù)和環(huán)境變化范圍,有助于我們更為精確的選擇合適的模塊電源。
• 外界因素
• 溫度
環(huán)境的溫度會(huì)對電源模塊及其外接元件造成一定的影響,考慮應(yīng)用中電源模塊可能處于高溫、低溫或是在高低溫之間循環(huán)變化(如機(jī)艙、船艙等),就要求了界電源模塊工作在相應(yīng)的范圍內(nèi)的各個(gè)參數(shù)變化。商業(yè)級產(chǎn)品的溫度范圍要求為 0~70 ° C ,工業(yè)級產(chǎn)品為 -40~85 ° C ,車載設(shè)備一般為 -40~105 ° C ,野外作業(yè)設(shè)備一般需 -55~85 ° C ,軍用領(lǐng)域一般選用 -55~125 ° C 。特別在高溫時(shí)模塊大幅度降額,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮足夠余量;同時(shí)外接電容不宜用鋁電解電容,應(yīng)選擇鉭電容或其他高低溫特性較好的電容為宜。
• 浪涌
在有電弧、靜電放電、不穩(wěn)定交流電網(wǎng)、起動(dòng)開關(guān)、雷擊等干擾的環(huán)境,輸入電壓和電流可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模塊的承受范圍,導(dǎo)致模塊**性損壞和負(fù)載電路的癱瘓,這時(shí)要有天家適當(dāng)?shù)妮斎氡Wo(hù)電路確保電源安全工作。
• 傳輸距離
無論是室內(nèi)還是野外,電源的傳輸距離長短也是系統(tǒng)重要的考慮因素之一,室內(nèi)短線溫差小,干擾小,可以考慮采用非隔離,小功率型。野外遠(yuǎn)距離傳輸出了防雷隔離保護(hù)以外,還要精確計(jì)算傳輸線的損耗,并選擇寬電壓輸入功率的足夠的隔離電源模塊去推動(dòng)遠(yuǎn)程設(shè)備,以免啟動(dòng)功率不足造成啟動(dòng)不良。
• 工作環(huán)境
• 散熱
所有功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品都會(huì)有一定的損耗轉(zhuǎn)變?yōu)楸旧淼臒崮埽棺陨戆l(fā)熱,并影響周圍環(huán)境升溫,引起數(shù)據(jù)干擾(熱敏傳感器件)和器件性能下降,甚至?xí)鸲搪菲鸹穑季謺r(shí)一定要有充足氣流空間,或增加散熱面積來降低溫升,保證安全。
B . 干擾
DC/DC 采用開關(guān)技術(shù),會(huì)對周圍期間以傳導(dǎo)和輻射的方式產(chǎn)生電磁干擾和污染。合理接地, LC 濾波網(wǎng)絡(luò)都可以降低電磁干擾,必要時(shí)采用金屬封裝進(jìn)行屏蔽,達(dá)到電磁兼容的目的。
C. 布局
不合理的接地和電源布局往往會(huì)引起系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定,高噪聲和其他無法解釋的惡劣現(xiàn)象
本文來自華電鴻源 http://www.hdhybj.com/txdy.html
資訊來源:
www.hdhybj.com