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怎样选择准确的电源模块

Date:2017-10-25

设想从在FPGA上实现的观点证实最先,如今到了必需发明电源的时刻。一个断绝式电源模块供应12V电源,为先辈的ASIC、微控制器、FPGA和种种其他元件供电。自始自终,这些元件实际上布满了电路板的空间,供应充裕的电力、稳定性、热机能、低噪声及可靠性需求应战物理定律。


因为ASIC、微控制器和FPGA的大电流要求,您能够运用基于分立元件的电源(一种分立和集成式的组合)或基于模块的解决方案。当解决方案规格和形状流动时,本钱、设想工作量和机能之间的衡量是必需思索的前提。不外,当FPGA和微码选项仍旧未知并在最初一刻前有可能转变时,工夫便成为关键因素,有可能泛起弗成预感的开辟提早。

在运用分立元件去设想您的电源时,当您思索需求思索的所有元件,您便会很快意识到电源模块可以或许供应的代价。在分立计划下,选择适宜的PWM控制器、FET、电感器、赔偿计划和其他支撑元件皆需求工夫,从而使设想周期变长。


另外,对电路板停止公道结构需求的工夫,和所触及的连续元件采购本钱和工夫都是电源模块可以或许为设想您的电源解决方案带来明显长处的所有主要缘由。

因为体系设想要求、电路板空间重要和您的观点素质,您决意项目该当接纳基于模块的解决方案。电源模块可供应完整集成的DC/DC稳压器。那意味着控制器、FET、电感器和赔偿电路全都包含在单个封装以内。模块能够是模仿式、带数字包启的模仿式或纯数字式。


关于您的设想,您决意选择ISL8270M数字DC/DC电源模块。该模块可供应25A一连输出电流,无需电扇或散热器。热加强的高密度阵列(HAD)模块可以或许将热间接消失在电路板中。模块的ChargeMode数字控制可相应单个开关周期内的瞬态负载,无需赔偿。别的它借可以或许最小化输出电容,以增添设想的密度。像ChargeMode如许的功用可让设想始终保持稳固,不管温度或输出电容及负载怎样转变。


引脚设置(Pin strap)形式许可对预编程设置停止快速调换。关于该电源模块,运用名为PowerNavigator的图形用户界面(GUI)设想东西去简化设置和设置。该东西使调换数字电源设想的特性和功用变得轻易,无需编写一行代码,从而确保设想能在一星期的最初限期之前完成!

设想的观点证实对电源设想工程师始终是个应战,没有刚强的神经是不成的。当体系电源发作转变时会泛起无休止的停滞,如因为偏差和机能革新的电压转变,大概因为误盘算和FPGA及微控制器的络续调解的电流转变。对电源设想工程师来讲,这些转变意味着进一步的密度和热思索,但最坏的状况是,那意味着使人怕惧的赔偿网络从新盘算。运用该数字电源模块的ChargeMode特性,您能抛开您的盘算书、计算尺、高级计算器和不再想念用智能手机追求技术支持。


单片机复位、电脑死机、手机蓝屏等生涯中常见的征象,实在和电源模块的供电也有着千丝万缕的联络,针对电源供电毛病征象,怎样定位背后题目?这里将为人人逐一发表。


现在,市场上电源模块种类繁多,差别产物的输入电压、输出功率、功用及拓扑构造等都各不雷同,其特性是可为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模仿电路、及其他数字或模仿负载供电。电源模块的可靠性对照下,但也可能发生毛病,以下是用ZLG致近电子的DC-DC为例剖析常见的八种毛病。


一、输出电压偏低

电路输入电压过低,会使得电路不正常,如微控制器体系中,负载忽然增大,会推微贱控制器供电电压,形成复位。电源长时间事情在低输入电压状况下,电路的寿命也会有极大的影响。输出电压过低一般是那些缘由形成的呢?

输入电压较低或功率缺乏;

输出线路过长或细致,形成线益过大;

输入端的防反接二极管压降过大;

输入滤波电感过大。


图1

解决方法:

1)调下电压或换用更大功率输入电源;

2)调解布线,增大导线截面积或收缩导线长度,减小内阻;

3)换用导通压降小的二极管;

4)减小滤波电感值或低落电感的内阻。

二、输入电压偏高

输入电压过高,异常轻易销毁电路,带来风险较大,哪些常见缘由易形成电压偏高呢?

输出端悬空或无负载;

输出端负载过沉,沉于10%的额定负载;

输入电压偏高或滋扰电压。

解决方法:

1)确保输出端不小于少10%的额定负载,若现实电路事情中会有空载征象,便在输出端并接一个额定功率10%的假负载;

2)改换一个公道局限的输入电压,存在滋扰电压时要思索在输入端并上TVS管或稳压管。

三、模块发烧严峻

电源模块在电压转换历程中有能量消耗,发生热能致使模块发烧,低落电源的转换效力,影响电源模块一般事情,但什么状况下会形成电源模块发烧较严峻呢?

运用的是线性电源模块;

负载过流;

负载太小:负载功率小于模块电源输出功率的10%,都邑有可能会致使模块发烧(效力太低);

环境温度过高或散热不良。

热成像仪观察下的发烧电源模块如图2所示:


图2

解决方法:

1)运用线性电源时要加散热片;

2)进步电源模块的负载,确保不小于10%的额定负载;

3)低落环境温度,连结散热优越。

四、输出噪声较大

噪声是权衡电源模块好坏的一大要害目标,在运用电路中,模块的设想结构等也会影响输出噪声,哪些因素对输出噪声有较大影响呢?

电源模块取主电路噪声敏感元件间隔过远;

主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容;

多路体系中各单路输出的电源模块之间发生差频滋扰;

地线处置惩罚不合理。

ZDS2024示波器测试有较大噪声滋扰题目的电源模块,如图3所示:


图3

解决方法:

1)将电源模块尽量阔别主电路噪声敏感元件或模块取主电路噪声敏感元件停止断绝;

2)主电路噪声敏感元件(如:A/D、D/A或MCU等)的电源输入端处接0.1μF去耦电容;

3)运用一个多路输出的电源模块替代多个单路输出模块消弭差频滋扰;

4)接纳远端一点接地、减小地线环路面积。

五、电源模块启动难题

在电源的运用电路中,常常会泛起电源模块输出端电压一般,输出端就是没有任何输出,电源模块也无损坏,是什么原因呢?大概是电源模块没法启动?

外接电容过大;

容性负载过大;

负载电流过大;

输入电源功率不敷。

解决方法:

1)外接电容过大,在电源模块启动时背其充电较长时间,难以启动,需求选择适宜的容性负载;

2)容性负载过大时需可先串连一个适宜的电感;

3)输出负载过重是会形成启动工夫延伸,选择适宜负载;

4)换勤奋率更大的输入电源。

六、电源模块上电后快速销毁

电源模块刚上电就销毁冒烟了,输入端的电容炸裂,如图4所示,是什么原因致使的呢?


图4

输入电压极性接反了;

输入电压远远高于标称电压;

输出端极性电容接反了;

输出电路易引发短路大概外接负载在上电霎时存在大电流。

解决方法:

1)接线前注重搜检或加防反接珍爱电路;

2)选择适宜的输入电压;

3)上电前搜检电容极性,确保准确;

4)在电源模块输出端加短路珍爱。

七、模块电源破坏较快

电源模块用一段坏了,再换一块出几天又坏了,是电源模块质量问题,照样运用欠妥形成的?

输出负载过沉使其可靠性低落而至;

输出端电容过大致使模块启动时形成破坏;

输入端电压临时偏高致使模块输入端开关管破坏。

解决办法:

1)确保输出端不小于少10%的额定负载,若现实电路事情中会有空载征象,便在输出端并接一个额定功率10%的假负载;

2)拔取相符电源模块手艺手册规格的电容;

3)选择适宜的输入电压。

八、 耐压不良

断绝电源模块的耐压值高达几千伏,但在运用电路中,那些身分会大大低落其耐压才能?

耐压测试仪存在开机过冲;

选用模块的断绝电压值不敷;

维修中屡次运用回流焊、热风枪。

用耐压仪测试电源模块断绝电压的要领如图5所示:


图5

解决办法:

1)耐压测试时电压逐渐上调;

2)拔取耐压值较高的电源模块;

3)焊接电源模块时要拔取适宜的温度,制止重复焊接,破坏电源模块。

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