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工業控制場合經常需要非常寬的輸入電壓,同時,在瞬變電壓以及大的溫度漂移等因素共同作用下,供電系統經受著嚴酷的考驗。
經客戶實際應用發現,使用傳統的非隔離穩壓電源供電的系統,常常受到各種干擾,如浪涌、靜電等,導致電路不能正常工作或系統不穩定、數據傳輸的誤碼率高,甚至出現故障損壞等。
為提高系統的穩定性及可靠性,建議客戶在設計工控類產品的前級電源時,盡量選擇帶隔離的電源模塊;在工作環境較好,要求不高的場合,系統前級電源可選擇非隔離的電源模塊。
(2)方案推薦一:采用帶隔離的寬壓輸入電源模塊寬電壓輸入系列DC-DC模塊,轉換效率高,高低溫度特性好,帶容性負載能力強,具有完善的保護功能,可持續短路,國際標準引腳方式,UL94-V0阻燃封裝,自然冷卻,無需外加散熱片,無需外加元件可直接使用,可直接焊在PCB板上。電路結構為閉環反饋系統,內部框圖如圖1.1所示。特別適合于DC輸入的系統前級供電。

圖 1.1 寬電壓輸入隔離穩壓電源模塊內部框圖
設計時,需注意一些細節方面的問題,如圖 1.2所示,在模塊的輸入端安裝了保險絲、瞬態抑制二極管和防止輸入反接的保護二極管,可以有效防止電路反接、輸入瞬態過壓和模塊失效對輸入端造成的短路。建議保險絲選用熔斷時間小于10ms、額定電流大于2倍模塊輸入電流的慢速熔斷保險絲。

圖 1.2 寬壓模塊的應用電路圖
受模塊體積的限制,電源內部的輸入、輸出電容的容量不可能很大,電源模塊會有10~100mV左右的反射紋波電壓以及20~100mV左右的輸出紋波電壓。對輸出紋波電壓要求較高的客戶,建議按照圖1.2增加濾波電路。
C1、C2:陶瓷電容,耐壓大于最大輸入電壓,一般按2μF/10W取值;
C3、C4:耐壓大于最大輸出電壓,一般按20μF/10W取值,選取等效串聯電阻(ESR)小的電容;
T1:共模扼流圈,電感量500-1000μH,額定電流大于2倍輸入電流;
T2:共模扼流圈,電感量5-100μH,額定電流大于2倍輸入電流
方案推薦二:采用非隔離的寬壓輸入電源模塊
非隔離系列DC-DC轉換器,空載功耗極小,輸出電壓穩定,轉換效率高達93%以上,功率密度大,體積較小。國際標準引腳方式,UL94-V0阻燃封裝,自然冷卻,無需外加散熱片,直接焊在PCB板上。

圖 1.3 寬電壓輸入非隔離穩壓電源模塊框圖
如果用戶不需要隔離措施,可選擇寬壓輸入非隔離輸出的電源模塊,其內部框圖如圖 1.3所示。使用時,根據實際需要,可在模塊的輸入端安裝保險絲、瞬態保護二極管和防止輸入電壓反接的保護二極管,可以有效防止電路反接、輸入瞬態過壓和因模塊失效造成輸入端的短路。建議保險絲選用熔斷時間小于10ms、額定電流大于2倍模塊輸入電流的慢速保險絲。
受體積的限制,模塊內部的輸入、輸出電容容量不可能很大,模塊會有20~200mV左右的反射紋波電壓以及20~100mV左右的輸出紋波電壓。對紋波電壓要求高的客戶,可依圖 2.5所示增加共模扼流圈。

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