相信每个人都会或多或少接触到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,电子产品可能不如微处理器或DSP那么迷人,但它们是电子系统的必要组成部分,因为任何电源故障都会导致系统停止运行。其糟糕的性能会影响给定产品的质量。因此,系统设计人员非常关注直接供电故障和性能不佳。换句话说,任何系统中电源的可靠性都至关重要。
冗余设计技巧
在可靠性要求高的情况下,我们可以采取冗余供電方式来提升系統の应力。在圖3中所示的一種常見冗餘設計方案當中,当一個電力模組損壞時,另一個模組可以繼續供應電力。
降额設計
降额设计可以有效提高電力的工作寿命,但负载过轻使用时,又无法使得電力的性能达到最佳状态。此时,每个方面表现最好的负载范围为30%~80%。
合理外围防护設計
由于DC-DC模块電力的通用性設計,只能满足通用共性需求,因此当客户应用环境要求苛刻时,我们需要加适当外围保护来提升 电力的 可靠度。在选择元件时,对于组件来说,其选择对整个 电力量有着至关重要的地位。
例如,以金升阳20W DC-DC铁路 电力URB24XXLD-20WR2为例,它单独只有通过EN50155 1.4倍输入输出Vin测试能力不足以通过RIA12标准。但是,如果添加合适外围保护(也可以选用金升阳EMC辅助器FC-AX3D),就能够满足RIA12要求中的3.5Vin/20mS等测试要求,从而增加了其适应更恶劣应用环境和提高 的可能性。
散热設計
工业级DC-DC模块损坏大约有15%是因为散热不良导致,这表明散热对于保持高性能至关重要。如果不能有效散出积累在内部部件上的热量,有可能会造成温度超标甚至损坏内部元件。这通常包括自然风冷、散热片以及强制风扇等技术手段。当我们谈论关于散热的时候,可以提到几个经验分享:除了坚固且精心考虑到的硬件和制造过程之外,还必须确保良好的安装过程,无论是在生产线上还是在现场安装,以确保设备不会因意外原因而遭受损害。此外,在进行老化测试并与其他关键组分集成之前,必须将所有关键部件进行充分地分析以识别潜在问题,并解决这些问题。一旦完成,就要确保所有零部件都经过彻底检查以确保它们符合最高标准。此后,将所有零部件放入一个封闭空间内,让它们长时间运转,以发现潜在的问题并修复它们。这一步骤称为“老化”测试,并且它对于生产出真正耐用的、高质量设备至关重要。
匹配性與安规設計
为了避免干扰信号线与变压器产生反馈,从而减少噪声干扰引起的问题,同时还要遵循UL60950安全规范保证输入走线直线,不形成环路天线吸引外界辐射干扰;同时输入走线与输出走线之间保持合适间距避免耐压失效;最后,不建议将信号走线布置于底板下方,因为此处容易受到变压器磁场影响从而对信号产生干扰。而且还需特别注意一次、二次交流之间以及交流与整体系统频率匹配的问题,即尽量让二次交流频率远离一次交流频率或者至少不要完全相同,以避免相互之间发生谐波现象,使得整个设备更加稳定运行。