DC-DC模塊電源越來越多地應(yīng)用于通信、工業(yè)自動化、電力控制、軌道交通、礦業(yè)、軍工等行業(yè)。模塊化的設(shè)計可以有效簡化客戶的電路設(shè)計，提升系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)效率。那么，如何提升基于DC-DC模塊的電源系統(tǒng)的可靠性？本文就這個主題作簡要分析與探討。

為什么需要DC-DC模塊電源？

DC-DC隔離模塊電源主要應(yīng)用于分布式電源系統(tǒng)中，用以對電源系統(tǒng)實現(xiàn)隔離降低噪聲、電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓和保護(hù)功能。使用DC-DC隔離模塊電源的作用如下：

第一，模塊電源采用隔離式設(shè)計，可以有效隔離來自一次側(cè)設(shè)備帶來的共模干擾對系統(tǒng)的影響，使負(fù)載能夠穩(wěn)定工作。

第二，不同的負(fù)載需要不同的供電電壓，例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等；信號采集用的運(yùn)放則需要±15V；繼電器則需要12V、24V；而母線電壓多為24V，因此需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

第三，母線電壓在長距離傳輸過程中會存在線損，故到PCB板級時電壓較低，而負(fù)載需要穩(wěn)定的電壓，因此需要寬壓輸入，穩(wěn)壓輸出。

第四，電源需要在異常情況下，保護(hù)系統(tǒng)的負(fù)載和本身不壞。

如何選擇高可靠性的DC-DC模塊電源

采用成熟的電源拓?fù)?/span>

電源模塊的設(shè)計盡量選用成熟的電源拓?fù)洹＠?W～2W的定壓輸入DC-DC電源模塊選擇Royer電路，而寬壓輸入系列則多選Flyback拓?fù)?，部分選Forward拓?fù)洹?/span>

全負(fù)載范圍內(nèi)高效率

高效率意味著更低的功率損失和更低的溫升，可以有效提高可靠性。在實際應(yīng)用中，電源都會選擇一定程度的降額設(shè)計，特別是在負(fù)載IC的功耗越來越低的今天，電源大部分時候都有可能在輕載情況下工作。因此，全負(fù)載范圍內(nèi)高效率對于電源系統(tǒng)可靠性來說是非常關(guān)鍵的參數(shù)，但往往被電源廠商忽略。大部分廠商為了技術(shù)手冊上的參數(shù)吸引客戶，往往將滿載效率做到較高，但在5%～50%的負(fù)載情況下效率較低。

通過效率的提升也可以有效降低產(chǎn)品的外殼溫升。

極限溫度特性

電源模塊應(yīng)用的地理區(qū)域非常寬廣，可能有熱帶的酷暑，也有類似俄羅斯冬天的嚴(yán)寒。因此要求DC-DC模塊的工作溫度范圍最低要求為-40℃～85℃，也有做到更好的，例如金升陽的定壓R2代1W～2W工作溫度可做到-40℃～105℃。如果在汽車BMS、高壓母線監(jiān)測應(yīng)用，則需要工作溫度為-40℃～125℃。

極限溫度試驗是最能檢驗電源模塊可靠性的方法，例如高溫老化、高溫&低溫帶電工作性能測試、高低溫循環(huán)沖擊試驗和長時間高溫高濕測試等。正規(guī)的電源開發(fā)都會經(jīng)過以上測試。因此，是否有此類測試設(shè)備也成為了判斷電源廠商是否為山寨廠商的依據(jù)。

高隔離、低隔離電容

醫(yī)療產(chǎn)品要求極低的漏電流，電力電子產(chǎn)品需要原邊和次級之間盡量少寄生電容。這兩個行業(yè)有一個共性的需求，即要求盡量高的隔離耐壓和盡量低的隔離電容，用以降低共模干擾對系統(tǒng)的影響。如果在醫(yī)療或電力電子領(lǐng)域應(yīng)用，1W～2W DC-DC建議選取隔離電容低于10pF的電源模塊，寬壓產(chǎn)品則盡量選取低于150pF的電源模塊。

EMC特性

EMC性能是電子系統(tǒng)正常、安全工作的保證，目前電子行業(yè)對產(chǎn)品的EMC性能都提出了很高的要求，客戶經(jīng)常抱怨因EMC處理不好導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)位重啟甚至是早期失效，因此優(yōu)良的EMC特性是電源模塊核心競爭力。