4、DC-DC模塊電源的保護技術 

　　4.1輸入過欠壓保護 

　　為了防止電源模塊的輸入電壓在超出正常范圍時損壞模塊,模塊絕大多數具有輸入過欠壓保護,大功率電源的輸入欠壓保護尤其重要.這是由于電源模塊的效率基本上是恒定(在恒定負載的條件下,效率隨輸入電壓只有很小變化),隨著輸入電壓的降低輸入電流增大,如果輸入供電電源的電壓建立時間比較長,在模塊沒有欠壓保護的條件下會使模塊輸出電壓的建立時間較長,此時間與輸入電壓建立時間有關,這樣會使用戶電路在上電時工作在異常狀態,有可能會引起故障或燒毀用戶電路;而且在這種狀態的情況下模塊的輸入電流較大、輸入電壓很低,很容易損壞電源模塊. 

　　如果電源模塊具備欠壓保護功能,無論輸入電壓如何建立,只有在輸入電壓達到一定值時電源模塊才啟動工作,保證輸出電壓的建立時間不變.由于欠壓保護有回差控制,保證了在開啟和關閉時的穩定和可靠.即使輸入端引線過長線壓降過大,使電源在上電和掉電引起輸入電壓在欠壓點附近的跌落和上升,也不會使輸出產生異常.欠壓保護的回差控制是保證輸入開啟電壓高于關閉電壓,一般情況開啟電壓高于關閉電壓0.5Vdc--2Vdc左右,這與具體型號有關. 

　　4.2 輸出限流和短路保護 

　　電源模塊都具備輸出限流和短路保護功能,當輸出短路或過載狀態消除后,輸出可以自動恢復正常.輸出過流點是模塊內部設定的,使用者不能從外部改變.用戶須注意在過熱的條件下,如果長期工作在過載或短路狀態下,電源模塊有可能損壞,這取決于模塊的殼溫和散熱條件及型號,尤其對沒有過溫保護的電源模塊. 

　　輸出短路和過載時電源模塊的功耗是決定其能否長期工作于此種狀態的主要條件.輸出短路時絕大多數型號的電源模塊工作在間歇模式,輸入的平均功耗很低;輸出過載時電源模塊工作在限流方式,一般條件下限流保護點在120%標稱輸出電流附近,此時的輸出功率最大,模塊的功耗也很大,應注意避免長期工作于此狀態,輸出限流保護點的電流值會隨輸入電壓而有些變化,一般情況下會隨輸入電壓降低而減小,隨輸入電壓升高而增大,不同系列的型號產品會有差異,在使用時須注意. 

　　4.3關于輸出過壓保護 

　　電源模塊的輸出過壓保護采用了一個獨立的反饋環路,一般的保護值是在標稱輸出電壓的120%至140%.當過壓檢測電路發現輸出端有過壓,它給輸入側發出信號使模塊關閉輸出.但它不是鎖存狀態不需外部復位,模塊在短暫的關閉輸出之后再重新啟動,輸出電壓在原邊的軟啟動控制下重新建立.如果過壓是外部產生的并已消失,模塊將正常運行如果過壓條件還持續,模塊將再次關閉輸出并重新啟動,這樣將維持在關閉和啟動的重復狀態.如果要求輸出電壓的波動較小,不允許上述情況,建議在外部加一個電壓監測,通過模塊的遙控端(Rem)來關閉輸出.在大多數的應用情況下使用者都在輸出加了一定容量的電容,模塊的關閉與開啟不會在輸出引起太大的變化,輸出電壓基本上維持在過壓門限附近. 

　　小功率的電源模塊大多數在輸出端并聯穩壓、吸收二極管之類的保護器件.出現過壓時二極管可以吸收部分能量.如果過壓維持時間過長,使二極管無法吸收,則二極管被擊穿短路,使輸出電壓變得很低.此種保護是以模塊的損壞為代價來保護用戶設備的.輸出過壓保護門限值是模塊內部設定的,不能用Trim端改變. 

　　4.4溫度保護 

　　功率為50W以上的鋁基板結構電源模塊一般都有內部過溫保護功能.當基板溫度達到100℃-110℃時模塊將關閉輸出;當基板溫度降回正常范圍或95℃以下時模塊將自動恢復正常輸出,而不需要人工復位. 

　　5、關于電源模塊的散熱 

　　電源模塊在工作時內部將產生熱量,會使殼溫上升,因此如何保證殼溫在允許的范圍內并使其溫升盡可能低是提高其可靠性的關鍵,模塊散熱主要通過自然對流、強制風冷、安裝散熱器的方法,或其中幾種的組合.對小功率的模塊,設計時主要考慮自然散熱,功率基本上是40W以下.在使用時主要考慮其安裝環境,使其周圍有對流的空間,使用功率有一定的降額,并在實際的最高環境溫度下監測殼溫.對40W以上或有散熱器安裝孔的模塊,必須考慮強制風冷或安裝散熱器散熱.基本方法是:先根據效率門計算出模塊的耗散功率Pd=Pout/η-Pout,通過最高殼溫Tc和要求的工作環境溫度Ta,算出外殼到環境的熱阻=(Tc-Ta)/pd,根據算出的熱阻選擇合適的散熱器或風速,然后根據散熱器與模塊外殼的導熱材料,必須把外殼至散熱器的熱阻也考慮進去.計算只是考慮散熱的第一步,由于受眾多因素的影響,在選定散熱器與風速后必須對外殼溫度進行驗證,以便進一步的修正. 

　　6、關于電磁兼容 

　　幾乎所有的電源模塊內部都有丌型濾波器,但由于體積的限制其濾波效果比較有限.幾乎所有品牌型號的電源模塊在通過電磁兼容測試時都需要外加電容、濾波器或裝置,這也是FCC和CISPR標準所允許的. 

　　電源模塊的干擾主要有傳導干擾和輻射干擾,傳導干擾即有共模噪聲,又有差模噪聲,主要通過電源線傳導,可以通過共模濾波器和丌型濾波器來抑制,具體見圖14和圖15說明. 

　　7、結束語 

　　上述是新型DC-DC模塊串并聯應用與實例介紹,而各個DC-DC模塊其應用特性會有側重或不同,設計時應根據要求作出選擇.