在自然环境下应用交流电源稳压器的DC-DC模块电源系统设计可靠性详解

相信每个人都会或多或少接触过各种各样的电子产品,那么你知道这些电子产品都需要各种各样的电源模块吗?那么应该如何设计高可靠性的电源呢?电源本身的可靠性固然重要,但是实际上,由于电源系统工作环境的复杂性,再可靠的电源如果没有可靠的系统应用设计,最终电源还是会失效。下面介绍几种常见的电源系统应用设计的方法和注意事项。

虽然乍一看,电源可能不如微处理器或DSP那样迷人,但它们是电子系统中不可或缺的一部分,因为任何故障都会导致整个系统停止运行。其糟糕性能会影响给定产品质量。因此,工程师非常关注直接供电故障和性能不佳。换句话说,任何系统中的一个关键组件——即使是基础组件——都至关重要。

冗余设计技巧

在要求极高安全性的场合,要求供电模块即使损坏,整个系统也不能断开。这时,我们可以采取冗余供電策略来提升系統整体可靠性,如图所示。当一个供電模块损坏时,另一个模块可以继续为系統提供能量。

降额设计

众所周知,对降压器进行降级操作可以有效提高其工作寿命。但如果负载过轻使用,其性能又无法达到最佳状态。此外,一些设备建议在负载范围内使用,以确保最佳性能表现。

合理外围防护设计

由于DC-DC转换器广泛应用于不同行业且环境要求差异巨大,因此仅能满足通用共性需求。在客户对应用环境有严格要求的情况下,可以通过适当外围保护措施来提升其耐用度。

散热设计

工业级转换器损坏的大约有15%是因为散热不足造成,这主要包括自然风冷、散热片以及强制风扇等方式。如果内部温度过高可能会导致内部元件超出容忍范围而失败,因此良好的散热对于延长转换器寿命至关重要。

匹配性与安规考虑

输入线应保持直线,不形成环路以避免干扰,同时输出线与输入线需符合UL60950标准以保证安全。此外,在底板布局时应避免信号线交错,以减少干扰,并确保一次、二次频率相互独立以避免匹配问题发生。

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