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DC-DC电源模块常见应用问题分析与解决方法

2017-06-23
类别:业界动态
eye 283
文章创建人 拍明


微功率DC-DC电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,广泛应用于电路设计中。虽然其应用电路简单,操作简单,但往往在应用时还是会遇到一些常见问题。针对此本文对电源模块常见的应用问题以及如何排除故障进行一次详细的分析。

微功率DC-DC电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,受到很多电子设计者的青睐。电源模块虽然应用电路简单,操作简单,但往往在应用时还是会遇到一些常见问题。针对此本文对电源模块常见的应用问题以及如何排除故障进行详细的分析,希望对设计者的电源模块选型时有所帮助。

常见问题一:输出纹波噪声偏大

原因1:模块在使用时,负载为动态负载,使得模块输出电压峰峰值变大,但注意这不是纹波噪声。

当负载电流如果进行周期性突变时,模块输出电压的峰峰值会变大。这是一个瞬态量,但有时会被误以为是纹波噪声。所以当使用一个电源模块给多个电路单元供电时,对于有周期性负载变化的电路,前级需要增加π型滤波,减小这部分电路的瞬态变化对其他电路的干扰。

例如,下图中电路B由于负载大小的变化,使得输入电压波动。为了减小电路B对电路A的干扰,建议在电路B的输入端增加π型滤波。

图 1 电路链接框图

图 1 电路链接框图.png

原因2:示波器地线问题

在测试电源输出的纹波噪声时,示波器的地线夹和地线、模块输出引脚形成一个环路,类似于天线接收器,会引入其他噪声。如果测试的环境干扰大,这种噪声也会由示波器引入,影响纹波噪声测试的结果。

且平常我们购买的示波器探头的地与示波器内部的大地线相连,这种情况对工频干扰的抗扰能力弱,容易引入干扰噪声。所以在使用中最好保证示波器探头浮地处理(隔离开示波器的电源地,或者直接使用电池供电的示波器),减少引入的干扰。如果测量对象的供电电源也是浮地,这样更好,这样就不会导致电路特性的改变,使模块输出噪声增大。

常见问题二:模块启动后,输出电压偏低

原因1:输入端有防反接电路

图 2 模块防反接链接框图.png

图 2 模块防反接链接框图

举例:图2中的ZY_FKES-3W模块是定压输入非稳压输出模块,其输出电压会随着输入电压和负载大小的变化而变化的。由于在电路设计时,在其输入侧增加了防反接二极管,于是这会导致到模块输入端的电压降低,从而输出电压变小。因为我们在设计使用防反接二极管时,要考虑二极管的正向导通压降。

原因2:输出导线阻抗过大或者电压表连接不规范

图 3 模块连接框图.png

图 3 模块连接框图

在使用电源模块时,我们在测试输出电压,经常贪图方便直接测试被供电电路输入端的电压。但由于模块输出端到被供电电路的输入端之间的阻抗过大,所以会使得测量值比实际值偏低。因此在测试电源模块的输出电压时,应该测量模块输出引脚之间的电压,而非被供电电路输入端的电压。

原因3:在使用模块时,未准确估算出所需的电源模块功率,使模块处于超载启动或者超载工作状态

DC-DC电源模块.png

例如,ZY_FKES-3W定压输入非稳压输出的电源模块,额定功率为3W,即模块使用的功率范围不能超过3W。ZY0505FKES-3W模块在5V输入下,输出400mA时,输出电压大约为4.98V;输出600mA时,输出电压大约为4.88V,如果超载,输出电压将更低。随着负载增加,会使得输出电压降低,这个定压输入非稳压输出模块的特性。

选择优质的隔离电源模块,让电路设计事半功倍

致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装,也可根据项目的特殊情况,提供量体裁衣的定制,为客户定制特色功能、特别封装的隔离电源。

DC-DC电源模块.png

致远电子电源模块以其效率高、输入电压范围宽、体积小、可靠性高、耐冲击、隔离特性好,温度范围宽等特性,适用于做板级的供电电源,广泛应用于电力、工业自动化、通讯、医疗、交通、楼宇自动化、仪器仪表和汽车电子等众多领域。


DC-DC电源模块

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,其特点是可为专用集成电路(asic)、数字信号处理器 (dsp)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (fpga) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载点 (pol) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (pups)。

dc-dc电源模块特点

小体积、高可靠性  输出稳压,精度可达±3];   高性价比;   多种输入、输出电压;   内置输入滤波器,低电磁兼容特性;   铝壳磨沙氧化,六面屏蔽。 典型应用:工业仪表、数字电路、电子通信设备、卫星导航、遥感遥测、地面通讯科研设备等领域。

dc-dc电源模块的五大品牌

1.dc/dc美国vicor

2.dc/dc日本cosel dc-dc转换器

3.dc/dc日本λ模块 5v输入

4.dc/dc日本腾讯全系列dc-dc

5.dc/dc美国朗讯(lucent)全系列dc-dc[1]

dc/dc电源模块的常见故障分析

尽管电源模块的可靠性比较高,但也可能发生故障,在dc/dc模块中,一般可能发生的故障有以下几种:

1、模块在使用过程中输出电压降低;

2、模块停止工作;

3、模块输出电压过高;

4、模块输入短路;

5、模块输出电流过大。

前两种dc/dc故障一般不会带来很大危险,可以故障诊断电路检测并报警。

第三种失效方式比较危险,它可以烧毁应用电路,一般通过过压保护电路来实现过压保护,另外也可以在输出端加稳压二极管来实现。设计时要合理选择二极管的参 数,防止由于温度不同造成稳压点的变化。有些模块本身自带过压保护。一般来讲,25w以下模块无过压保护功能,25w以上模块内部设计有过压保护电路。过 压保护点一般设计为135]--145]额定电压。详细设计时要确认模块是否具有这些功能,以免重复设计。

第四种会导致输入过流,严重时烧坏印制板,一般可以通过在输入端选择合适的保险管进行保护。保险管在布线时一般要布置在靠近电源模块的输入端,这样设计的目的是降低输入线的引线电感,避免保险管熔断时,引线电感引起输入端的过压。

第五种dc/dc故 障可以通过选择带有过流保护的电源模块,一般的电源模块都有过流保护功能,这种模块在其内部可以通过检测变化器原边或副边电流来实现,但要损失一定的效 率。在进行电压模块选择时,不是功率额定越大越好。如果降额过大,则用户板辅助短路时,由于传输压降的存在,输出电流不足以实现模块过流,有可能引起芯片 过热甚至损坏。

dc/dc模块电源的选择编辑

选择使用dc/dc模块电源除了最基本的电压转换功能外,还有以下几个方面需要考虑:

1. 额定功率

一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的30~80]为宜(具体比例大小还与其它因素有关,后面将会提到),这个功率范围内模块电源各方面性能发挥都比较充分而且稳定可靠。负载太轻造成资源浪费,太重则对温升、可靠性等不利。所有模块电源均有一定的过载能力,例如鼎立信公司产品可达 120~150],但是仍不建议长时间工作在过载条件下,毕竟这是一种短时应急之计。

2.封装形式

模块电源的封装形式多种多样,符合国际标准的也有,非标准的也有,就同一公司产品而言,相同功率产品有不同封装,相同封装有不同功率,那么怎么选择封装形式呢?主要有三个方面:① 一定功率条件下体积要尽量小,这样才能给系统其它部分更多空间更多功能;② 尽量选择符合国际标准封装的产品,因为兼容性较好,不局限于一两个供货厂家;③ 应具有可扩展性,便于系统扩容和升级。选择一种封装,系统由于功能升级对电源功率的要求提高,电源模块封装依然不变,系统线路板设计可以不必改动,从而大大简化了产品升级更新换代,节约时间。以鼎立信公司大功率模块电源产品为例:全部符合国际标准,为业界广泛采用的半砖、全砖封装,与vicor、 lambda等著名品牌完全兼容,并且半砖产品功率范围覆盖50~200w,全砖产品覆盖100~300w。


责任编辑:Davia

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