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提高模塊電源應用電路穩(wěn)定性的7大要點

2020-07-04

隨著電子科技的發(fā)展,模塊電源因其小體積、高效率、寬輸入電壓范圍、高可靠性、良好的抗沖擊能力、寬溫度范圍等優(yōu)點,廣泛應用在工業(yè)電氣、自動化電子、通信、醫(yī)療、交通、新能源、儀器儀表、汽車電子、航空航天、軍工科研等領(lǐng)域設(shè)備。因為體積較小,通常需要外加電路設(shè)計,是一款板載電源。下面介紹下提高模塊電源應用電路設(shè)計穩(wěn)定性的7大要點。

 

1、兩級浪涌保護電路。模塊電源很小,在高電磁兼容性要求的場合,需要增加額外的浪涌保護電路來提高系統(tǒng)的電磁兼容性。

 

如上圖所示:為了提高輸入級的浪涌保護能力,在外圍增加了壓敏電阻和TVS管。然而,圖中的電路a、 b最初是為了實現(xiàn)兩級保護,但可能會適得其反。如果aMOV2的壓敏電壓和通流能力低于MOV1,在強干擾情況下,MOV2可能無法承受浪涌沖擊而提前損壞,導致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣,在電路b中,由于TVS的響應速度比MOV快,往往MOV未起作用,而TVS過早損壞。

 

添加電感器以形成兩級保護電路。如電路c、 d所示,電感串聯(lián),將保護器件分隔為兩級。對于高頻浪涌脈沖,電感阻抗較大,因此前端的變阻器首先起作用,而后端的壓敏和TVS可以進一步吸收剩余電壓保護模塊。此外,即使是單級保護,增加電感也能起到一定的作用,從而避免浪涌電壓直接加到模塊輸入端。

 

2、輸出濾波電容過大,導致模塊異常。通常建議在模塊電源的輸出端增加一定的濾波電容。然而,由于認識不足等原因,使用了過大的輸出濾波電容,不僅增加了成本,而且降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如3W模塊的輸出使用1000uF的電容,并且從產(chǎn)品手冊中得知該模塊的最大輸出電容為680uF。過大的輸出電容可能導致啟動不良,而對于沒有短路保護的微功率DC-DC模塊,過大的輸出電容甚至可能導致模塊的永久性損壞。

 

3、連接開關(guān)電源芯片,注意啟動不良。如上圖所示:電源模塊的輸出電壓逐漸建立。電路ALM2576未設(shè)計欠壓鎖定,當VIN電壓較低時開始啟動,如果輸出負載過重,可能被24V模塊誤判為短路或容性負載過大,導致啟動不良。

 

因此,建議使用電路b,外部簡單欠壓鎖定,24V模塊的輸出電壓達到預設(shè)值后,再啟動外接開關(guān)電源芯片,如LM2576,這樣可以很大程度上避免啟動不良的問題?;蛘呤褂霉β视嗔看蟮碾娫茨K,開/關(guān)引腳也可以連接到MCU進行控制。

 

4、雙路模塊,注意負載平衡。對于雙路輸出模塊,雙路輸出對負載的要求是不同的。通常,這種模塊只向一路提供穩(wěn)壓反饋,另一路通過變壓器耦合達到所需的電壓,當主路負載過重而輔路過輕時,輔路的電壓會升高。當輔路有嚴格的電壓要求時,有必要增加一個三端穩(wěn)壓器。當非穩(wěn)定輔路負載過重且主路較輕時,輸出電壓可能不穩(wěn)定或輔路電壓過低,需要給主路添加假負載。

 

5、并聯(lián)和冗余不是一回事。當你有兩個相同的模塊,并且單個模塊的功率不足時,很自然地會考慮并聯(lián)使用來滿足功率需求。然而,采用普通模塊電源并聯(lián)提高功率的方法存在很大的隱患,輸出電壓高的模塊需要提供過大的電流而導致模塊過功率。例如負載需要5W的功率,這超過了單個模塊的負載能力,因此,其中一個模塊可能過載。對于這種應用,應使用功率大于5W的單個模塊。而下圖電路b不是,并且每個模塊的功率可以滿足負載的需要,這是冗余設(shè)計。

 

6、雖然鉭電容很好,但應注意是否放置在電源的輸入和輸出端。二氧化錳鉭電容器容易擊穿短路,抗浪涌能力差,啟動時很可能形成大的浪涌電流或電壓,導致鉭電容燒毀短路或過壓擊穿。在沒有嚴格評估的情況下,建議使用陶瓷電容器或電解電容器。

 

7、選擇高質(zhì)量的AC-DC模塊電源,使電路設(shè)計事半功倍。例如高能立方自主研發(fā)的ACDC電源模塊內(nèi)置EMC電路,小體積,無需外圍電路設(shè)計即可使用,性能高,可靠性高。還可以根據(jù)項目的特殊情況提供定制服務(wù),同時憑借豐富的電源設(shè)計和應用經(jīng)驗,為用戶提供電源外圍應用電路設(shè)計的技術(shù)支持,提高產(chǎn)品的可靠性。

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