隨著電子科技的發(fā)展，電源模塊因其小體積、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(diǎn)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)電氣、自動(dòng)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?yàn)轶w積較小，通常需要外加電路設(shè)計(jì)，是一款板載電源。下面淺談下提高電源模塊應(yīng)用電路設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的幾個(gè)要點(diǎn)。
1、兩級(jí)浪涌保護(hù)電路。電源模塊很小，在高電磁兼容性要求的場(chǎng)合，需要增加額外的浪涌保護(hù)電路來(lái)提高系統(tǒng)的電磁兼容性。
如上圖所示：為了提高輸入級(jí)的浪涌保護(hù)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(shí)現(xiàn)兩級(jí)保護(hù)，但可能會(huì)適得其反。如果a中MOV2的壓敏電壓和通流能力低于MOV1，在強(qiáng)干擾情況下，MOV2可能無(wú)法承受浪涌沖擊而提前損壞，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。同樣，在電路b中，由于TVS的響應(yīng)速度比MOV快，往往MOV未起作用，而TVS過(guò)早損壞。
添加電感器以形成兩級(jí)保護(hù)電路。如電路c、 d所示，電感串聯(lián)，將保護(hù)器件分隔為兩級(jí)。對(duì)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(jìn)一步吸收剩余電壓保護(hù)模塊。此外，即使是單級(jí)保護(hù)，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(guò)大，導(dǎo)致模塊異常。通常建議在電源模塊的輸出端增加一定的濾波電容。然而，由于認(rèn)識(shí)不足等原因，使用了過(guò)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(cè)中得知該模塊的最大輸出電容為680uF。過(guò)大的輸出電容可能導(dǎo)致啟動(dòng)不良，而對(duì)于沒有短路保護(hù)的微功率DC-DC模塊，過(guò)大的輸出電容甚至可能導(dǎo)致模塊的永久性損壞。
3、連接開關(guān)電源芯片，注意啟動(dòng)不良。如上圖所示：電源模塊的輸出電壓逐漸建立。電路A的LM2576未設(shè)計(jì)欠壓鎖定，當(dāng)VIN電壓較低時(shí)開始啟動(dòng)，如果輸出負(fù)載過(guò)重，可能被24V模塊誤判為短路或容性負(fù)載過(guò)大，導(dǎo)致啟動(dòng)不良。
因此，建議使用電路b，外部簡(jiǎn)單欠壓鎖定，24V模塊的輸出電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后，再啟動(dòng)外接開關(guān)電源芯片，如LM2576，這樣可以很大程度上避免啟動(dòng)不良的問(wèn)題。或者使用功率余量大的電源模塊，開/關(guān)引腳也可以連接到MCU進(jìn)行控制。
4、雙路模塊，注意負(fù)載平衡。對(duì)于雙路輸出模塊，雙路輸出對(duì)負(fù)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(guò)變壓器耦合達(dá)到所需的電壓，當(dāng)主路負(fù)載過(guò)重而輔路過(guò)輕時(shí)，輔路的電壓會(huì)升高。當(dāng)輔路有嚴(yán)格的電壓要求時(shí)，有必要增加一個(gè)三端穩(wěn)壓器。當(dāng)非穩(wěn)定輔路負(fù)載過(guò)重且主路較輕時(shí)，輸出電壓可能不穩(wěn)定或輔路電壓過(guò)低，需要給主路添加假負(fù)載。
5、并聯(lián)和冗余不是一回事。當(dāng)你有兩個(gè)相同的模塊，并且單個(gè)模塊的功率不足時(shí)，很自然地會(huì)考慮并聯(lián)使用來(lái)滿足功率需求。然而，采用普通電源模塊并聯(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(guò)大的電流而導(dǎo)致模塊過(guò)功率。例如負(fù)載需要5W的功率，這超過(guò)了單個(gè)模塊的負(fù)載能力，因此，其中一個(gè)模塊可能過(guò)載。對(duì)于這種應(yīng)用，應(yīng)使用功率大于5W的單個(gè)模塊。而下圖電路b不是，并且每個(gè)模塊的功率可以滿足負(fù)載的需要，這是冗余設(shè)計(jì)。
6、雖然鉭電容很好，但應(yīng)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(dòng)時(shí)很可能形成大的浪涌電流或電壓，導(dǎo)致鉭電容燒毀短路或過(guò)壓擊穿。在沒有嚴(yán)格評(píng)估的情況下，建議使用陶瓷電容器或電解電容器。
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