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知識之窗
設計和選用電源模塊應考慮哪些性能參數
同樣的輸入輸出電壓、同樣的功率、同樣的封裝,不同廠(chǎng)家的電源模塊,哪個(gè)性能更好?對于一個(gè)性能優(yōu)良的電源模塊來(lái)說(shuō),需要測試的項目很多,而且這些性能之間是緊密聯(lián)系的,本文挑選其中幾個(gè)方面的性能進(jìn)行對比闡述。
1、穩定可靠
穩定可靠性是根本,如果工作時(shí)電源模塊運行穩定可靠都不能保證,其他性能也就別提了。
從設計的角度來(lái)看,需要考慮當模塊處于最?lèi)毫迎h(huán)境時(shí)模塊中每個(gè)器件電應力和熱應力在允許范圍內并保證留有一定裕量,且在系統受到一定干擾時(shí),應保持穩定。
從應用的角度來(lái)看,雖然一些性能無(wú)法測試,但可根據規格書(shū)極限測試條件測試電源穩定可靠性,如最高最低電壓、最高最低溫度、最大負載等;也可根據規格書(shū)如圖1推薦電路,測試模塊浪涌抗擾度、靜電抗擾度、脈沖群抗擾度等;還可測試模塊持續短路、重復開(kāi)關(guān)機等。
圖1 推薦電路
當然,這些測試本身屬于破壞性的,會(huì )造成模塊一定的損傷,測試完后不應再使用在產(chǎn)品上。
2、容性負載和過(guò)流保護
電源容性負載能力越大,常意味著(zhù)限流點(diǎn)設置較高。在開(kāi)機和輸出短路時(shí)通常導致較高的電應力,甚至使變壓器飽和。另一方面,在電源從額定負載到限流點(diǎn)負載范圍內,電源又無(wú)法實(shí)現過(guò)流保護,將嚴重影響電源可靠性、壽命等。
3、負載調整率和最小負載要求
對單路輸出電源,一般無(wú)最低負載要求。但當負載降低到額定負載10%以下,為降低電源空載或輕載功耗,會(huì )進(jìn)入間歇工作模式,雖不影響其正常工作,但其紋波可能會(huì )增大并出現聽(tīng)覺(jué)噪聲。因此,選擇電源模塊時(shí)功率亦需考慮。如最大負載低于1W,卻選擇10W或更大功率的電源明顯是不合適的。
除此之外,對雙路及更多路輸出電源,通常要求每一路都帶有至少10%額定負載。以雙路輸出為例,若主路帶滿(mǎn)載,而輔路帶額定負載10%以下,將導致輔路輸出電壓比起額定值高出較多;若主路帶額定負載10%以下,而輔路帶滿(mǎn)載,將導致輔路輸出電壓比額定輸出值低較多。
另外,值得注意的是,若主路突然由重載變?yōu)楹茌p負載或相反,將導致輔路電壓出現下沖或上沖。很明顯這意味著(zhù),主路的“大動(dòng)作”將可能導致輔路工作異常。
模塊本身可以加更大的假負載,當然這也會(huì )增加其損耗。在選擇電源模塊設計系統時(shí),特別對于多路輸出模塊,應考慮最輕負載問(wèn)題。
圖2 上沖和下沖
4、其他基本性能
其他需要比較的性能如:紋波噪聲、電壓精度、電壓調整率、開(kāi)機過(guò)沖、上升時(shí)間、掉電保持時(shí)間、空載功耗、效率等。但測試時(shí),應采用規范的測試方法。比如測試紋波噪聲時(shí)應限制帶寬為20M,采用靠測法或平行線(xiàn)測試法。
5、總結
綜上所述,僅比較一兩個(gè)方面的性能,就斷定某個(gè)電源性能更優(yōu)是不明智的,設計者通??赡苁菫榱似渌硞€(gè)性能而犧牲另一個(gè)性能。
對應用者來(lái)說(shuō),應根據實(shí)際情況選擇模塊,通常在穩定可靠的前提下,滿(mǎn)足應用即可,不必追求全部性能最優(yōu)。模塊的設計通常是為了滿(mǎn)足通用要求,若一些情況下,無(wú)法滿(mǎn)足特定應用,應聯(lián)系模塊設計廠(chǎng)家,提供相應解決方法。
對設計者來(lái)說(shuō),應注意各個(gè)性能的相互影響,最優(yōu)化整體性能。