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【联系时请说明来自机电之家网】电源模块到底是不是电源？
　　我们平时用的充电器或电池等供电装置到底是不是电源呢？首先让我们来看一下电源的定义：电源就是把其他形式的能量转化成电能的装置。即：电源是提供电能的装置。因为它可以将其它形式的能转换成电能，所以我们把这种提供电能的装置叫做电源。
　　从定义中我们可以看出平时我们理解的“电源”不都属于电源，比如我们经常用到的手机充电器，它是把220V的交流市电转换成5V直流电，可以说只是改变了电能的一种形式，我们可以称它为电源转换装置。
　　那电源转换装置又是如何定义的呢？能够将电力能源的形式进行控制、转换的装置。因此，我们俗称的电源其实是电源转换器。电源转换器根据转换形式可以分成：AC-AC（周波变换器）、AC-DC（整流器）、DC-DC（变换器）、DC-AC（逆变器）4类；根据转换方式的不同又分为：线性电源和开关电源；根据调控效果分类又分为：稳压、恒流、调频、调相。
　　电源模块作为电子行业的一种电源转换装置，它被广泛地应用在各种工业自动化行业。电源模块基于开关电源技术，采用优质的原材料，结合特殊的模块化生产工艺制作而成。它具有模块化设计、防潮、抗震动、一致性好、应用简单，可靠性高等优点。随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、容量、体积的要求越来越高，模块电源越来越显示出其优越性，凭借它工作频率高、体积小、可靠性高、便于安装和扩容的优势，应用也越来越广泛。
　　比如一款ZY0FBXXD-3W超薄型AC-DC电源模块，它支持交流或直流电压输入，输入范围宽达85~265VAC（120~370VDC），能够保证输入电压在波动较大的情况下输出稳定的电压电流值，保证供电电路的稳定性。同时，电源模块多采用高耐压隔离技术，隔离耐压高达2000VAC，充分地保证了设计电路在电压暂升或暂降时的电路安全稳定的运行。
　　回过头来让我们再看一下电源的作用，从电源模块的整体作用来讲，我们又可以把电源模块归为广义上的电源范畴，为什么这么说呢？因为它们最终都是用于供电的。我们也可以把电源分为两大类，一种为自主发电的电源和另一种电源转换器。就工业设计应用而言，电源的作用是不容替代的，电源的稳定性极大地决定了产品整体的稳定，电源的体积重量规格也极大程度上决定了PCB板的设计，这也是为什么要把优质的电源模块作为电源的原因。
（责任编辑：张春元 ）
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　　第一节的1.1简单介绍了DC/DC是什么；
　　第二节是关于DC/DC的常见的疑问答疑，非常实用；
　　第三节是针对nRF51822这款芯片电源管理部分的DC/DC、LDO、1.8的详细分析，对于研究51822的人很有帮助；
　　第四节是对DC/DC的系统性介绍，非常全面；
　　第五节讲稳压电路的，没太多东西，可以跳过；
　　第六节讲LDO的，包含LDO和DC/DC的选型建议、LDO电容的选择等，很好；
　　第七八两节从专业角度给出提高电源效率的建议（目前还用不到）。
一、DC/DC转换器是什么意思
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1.1、DC/DC概述
　　DC重所周知是直流的意思，DC/DC转换器就是指直流电之间的转换设备，在移动电话、笔计本电脑、摄影机等产品中，需将低压直流电压变成高压直流电压，于是这些场合就需要用到DC/DC转换器。
　　目前，自偏置同步整流已经普遍用于5V以下的低压小功率输出。自偏置同步整流用法简单易行，选择好MOSFET即告成功，此处不多述。 而对于12V以上至20V左右的同步整流则多采用控制驱动IC，这样可以收到较好的效果。ST公司的STSR2和STSR3可以很好地用于反激变换电路及正激变换电路。我们给出其参考电路。线性技术公司的LTC3900和LTC3901则是去年才推出的更优秀的同步整流控制IC.采用IC驱动的同步整流电路中，应该说最好的还是业界于2002年才正式使用的ZVS,ZCS同步整流电路，它将DC/DC转换器的效率带上了95%这一历史性台阶。
1.2、总结趋势
　　半导体技术进步是DC/DC技术变化的强大动力。
（1） MOSFET的技术进步给DC/DC模块技术带来的巨大变化，同步整流技术的巨大进步。
（2） Schottky技术的进步。
（3） 控制及驱动IC的进步
a. 高压直接起动
b. 高压电平位移驱动取代变压器驱动
c. ZVS，ZCS驱动器贡献给同步整流最佳效果。
d. 光耦反馈直接接口。
　　　　PWM IC经历了：电压型=&电流型=&电压型的转换，又经历了硬开关=&软开关=&硬开关的否定之否定变化。掌握优秀控制IC是制作优秀DC/DC的前提和关键。
（4） 微控制器及DSP进入DC/DC是技术发展的必由之路。
（5） 磁芯技术的突破是下一代DC/DC技术进步的关键，也是巨大难题。
二、DC/DC转换效率问题
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2.1、存在的疑问及解答
　　经常可以看见转换效率达到98%以上高效电源转换,我理解是PWM控制器能耗很小,因此转换效率高.实际上大部分开关电源除了使用PWM控制器外,还使用电感或变压器,该类器件存在一定内阻,当通过大电流时,能耗也不低,例如当使用50m?内阻的电感/变压器时,若通过电流为10A,则功耗达到5W,对于5V输出的电源转换来说,转换效率最高只能达到90%;再如几乎所有的Linear电源转换PWM控制器的Datasheet中均有一幅转换效率图,图中一般给出90%的高转换效率,因此存在以下几个疑问请各位高手解答(以下均指DC/DC):&
1 如何理解电源转换效率，一些基本电路（Buck,Boost,半桥，全桥）的效率一般可以做到多少？&
&&1，转换效率当然是输出和入的比值，一般的都在80以上，有个别贵芯片有90以上，峰值有些能有95或再高些，但仅仅是特定输入和输出条件下才有的峰值效率而已。至于你上面提的，如果有电源线圈需要过10安电流，那设计再蠢也不会让线圈有50豪欧电阻的，一般控制在10豪欧以内。
2 开关电源转换中是否必须使用电感或变压器&
&&2一定要有储能器件，不是电感就是电容
3 线性电源的转换效率是否高于开关电源&
&&3线性的极少情况效率高于开关的
4 开关电源中除电感/变压器外,有无其它发热器件,如何避免&
&&4很多器件都发热，如何避免就深奥了，太多东西了
5 在使用电感或变压器后,如何真正做到98%以上的高转换效率,即电感/变压器的内阻是否能做的很小,又不影响使用&
&&5，对，但98是峰值，只是个数值而已
6 在电源转换中,电感/变压器的内阻是否越小越好
&&6，最好用超导
7 非隔离电源的功率最大可做到多少（主要是针对我做大功率电源5KW，想知道是不是一定要使用隔离的）
&&7，和功率没关系，主要还是电压比和效率的问题
8 我们看到的一些变压器隔离型电路中，降压电路就是在逆变后加一个隔离变压器同时输出降低电压，然后再整流得到直流，那请问是不是可以增加副边线圈匝数就可以做升压电路？
&&8理论是，但需要调整一些参数。
三、nRF51822上的DC\DC和LDO
3.1、其内部有DC-DC,LDO,通过控制在电路设计中采用不同的连接能实现来实现不同的选择
参见：nRF51_Reference_manual v1.0.pdf，36页，11章POWER MANAGEMENT
3.2、其电源管理概述及3种不同设计的电路原理图
参见：nRF51822 PS v1.3 CN .pdf，17页，3.3节电源管理（POWER）
参见：nRF51822 PS v1.3 CN .pdf，56页，三种不同电路图的设计
四、深入与纵观DC\DC
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4.1、概览DC\DC转换器&概述
　　DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。
DC-DC转换器
升压型、降压型以及升降压型
开关电源或开关调整器
二极管，三极管，电容器等
&4.2、概览DC\DC转换器&工作原理
&　　DC（Direct Current）表示的是直流电源，诸如干电池或车载电池之类。家庭用的220V电源是交流电源（AC）。若通过一个转换器能将一个直流电压（3.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或5.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。
　　A: DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。
　　B: 调制方式
　　　　1: PFM（脉冲频率调制方式）：开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的时间，使输出电压达到稳定。
　　　　2: PWM（脉冲宽度调制方式）：开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。
4.3、概览DC\DC转换器&设计技巧
4.3.1、DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：
1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。
2.DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。
4.3.2、基于以上两点选择PWM IC要考虑：
1.PWM IC的最大输入电压。
2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。
3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS，只需要考虑IC输出的额定电流。
4.MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。
4.3.3、电感(L1)、二极管(CR1)、电容(C2)的选择：
1.:电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波;额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。
2.二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考滤反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。
3.电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。
4.3.4、接地环路：
　　DC-DC转换器为整个系统中的各个电路供电。尽管每个电路在测试台上可能表现很好，但系统整体性能却往往达不到各个电路的性能效果。为什么? 有许多潜在因素，而系统中各个电路的整体接地系统是首要原因。设计师需要非常清楚每个电路如何接地，系统中是否存在接地环路。
　　当两个电路和/或系统之间存在一个以上对地连接时就构成了接地环路。重复接地通道相当于形成一个接收接口信号的环形天线 (电流通过接地电阻转换成电压)。接收接地环路感应电压的后果是，随着感应电压的叠加造成系统对地基准电压不稳。这些感应噪声电压会成为整个系统响应的一部分!
　　此外，接地环路形成一条共用线，导致接地电流经一个以上通道回到系统对地端接地极原点。例如，多台计算机的电源通过公共办公布线配置中的接地彼此连接在一起，但也可以通过数据通信布线连接。因此，计算机彼此之间往往通过一条以上接地通道连接。多台计算机之间存在多条接地通道时，其形成的配置称为&接地环路&。每当出现接地环路时，接地基准点会接收叠加信号，形成系统干扰和噪声。
　　当系统中的某些组件由不同的地线，而不是系统中其他组件供电，或系统中两个电路之间对地电位不一样时，测量、通信或视频系统会产生接地环路。通常，对地连接的电位差会造成电流流动。这样会调制电路输入，正常输入中出现其他信号。图1所示例子中，两个接地仪器通过信号线接地，以及主地线互连。这种情况下，线路中1A电流会在两个仪器接地点之间形成 0.1V电压差。
　　由于仪器之间存在电压差，互连导线中的信号会将这种压差加入信号中，造成导线出现电压&交流声&。这是音频信号中听到60 Hz噪声 (或视频信号出现水平干扰) 的一个原因。另一个问题是信号线缆地线中流动的电流。这种电流也会传入线缆和设备。设计师总是注意接地端的接地，却往往未优化设计，从而消除本底噪声的灵敏度。因此，正确设计系统内部接地线路时，确保接地环路电流不会造成系统产生问题是最基本的要求。
　　另一个例子，接地环路是多个音频-可视系统组件连接在一起时的常见问题。音频系统常见的噪声往往是接地环路问题造成的。此外，可闻&交流声&也是典型的接地环路问题 (当然，这取决于所在国家使用的AC电源电压频率)。当然，接地环路问题最常见的例子是，系统使用与插座连接的仪器，而另一台仪器连接房间中其他位置不同的接地插座。
　　理想情况下，一个房间中的每个系统应连接到同一个接地端，信号/天线网络最终也连接到同一接地点。这是理想的，因为系统和每个仪器的接地是由同一接地基准点对点连接 (中央地线星状连接模式)。这种情况下，必须考虑某些设备 (和系统) 还采用屏蔽线链接。电流从一台设备经地线流入另一台设备，然后通过屏蔽线返回第一台设备。这个环路也会拾取附近磁场和射频发射器 (如手机) 的干扰。结果，听到被放大的不需要的信号。顺便指出，接地环路在以下情况下不会产生问题：1) 环路中的导线不传送电流，2) 环路未暴露在外部变化的磁场下，3) 附近没有射频干扰。如果地线中有电流流动，当存在一定电位差时会产生噪声干扰。此外，很小的电压差也会在信号中加入噪声。这种情况会造成音频交流声、视频干扰图像和计算机网络传输误差。
　　良好的模拟系统设计、模拟系统测试测量需要认真设计系统接地通道，避免出现接地环路。
五、深入与纵观稳压电路
come from{}&
　　在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。Voltage Stabilizing Circuit
5.2、基本结构
　　调整元件、基准电压电路、取样电路、比较放大电路
5.3、稳压电源分类
　　稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。如此繁多的分类方式往往让初学者摸不着头脑，不知道从哪里入手。其实应该说这些看似繁多的分类方法之间有着一定的层次关系，只要理清了这个层次自然可以分清楚电源的种类了。
5.4、直流稳压器基本原理
　　图为典型的直流稳压器的框图。交流输入电压e1由变压器Tp变成电压e2,经整流、滤波：
　　后向调整电路（稳压电路）输送一个不稳定的脉动的直流电压&&。因&&或稳压电路输出电流&&的变动而引起输出电压&&变化时,调整电路使&&保持原值或者只有极小的变动。调整电路中的调整管工作在线性放大区的称为线性电源，工作在非线性区的则称为开关电源。线性电源分为简单稳压电路、并联稳压电路、串联稳压电路和集成化稳压电路。
六、深入与纵观LDO
　　LDO即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。
　　LDO 是一种线性稳压器，使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为 PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为 200mV 左右；与之相比，使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。
　　更新的发展使用 MOS 功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。使用 功率MOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。
　　DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DC-DC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DC-DC。
　　LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30&V，PSRR为60dB，静态电流6&A（TI的TPS78001达到Iq=0.5uA），电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO)。 LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流；另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力， 输入和输出之间的电压降不可以太低；而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。
　　如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。所以，在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用，LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪音较低。如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DCDC了，因为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随着集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。
　　近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。
　　总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。
6.2、四大要素
　　压差Dropout、噪音Noise、电源抑制比（PSRR）、静态电流Iq，这是LDO的四大关键数据。产品设计师按产品负载对电性能的要求结合四大要素来选择LDO。在手机上用的LDO要求尽可能小的噪音（纹波），在没有RF的便携式产品需求静态电流小的LDO。
6.3、工作条件
　　Vin &= Vdrop + Vout。
　　且一般需要两个外接电容：Cin、Cout，一般采用钽电容或MLCC。
　　注意：LDO是稳压器。
　　LDO的应用非常简单，很多LDO仅需在输入端及输出端各接一颗电容即可稳定工作。在LDO的应用中需要考虑压差、静态电流、PSRR等重要参数。在以电池作为电源的系统中，应当选择压差尽量低的LDO，这样可以使电池更长时间为系统供电，比如NCP600，NCP629等等。
　　静态电流Iq是Iquiescent的缩写，指芯片自身所消耗的电流。在一些低功耗应用中，应当尽量选择Iq小的LDO。一些工程师在设计低功耗系统时，仅考虑MCU本身消耗的电流，而忽略电源芯片上所消耗的电流，使整个系统的待机功耗不能达标，曾经见过有的工程师在低功耗系统中选用78L05为MCU提供电源，查阅数据手册可以得知78L05静态电流为1mA，不适合低功耗应用，应该选择NCP583等等。
　　在射频、音频、ADC转换等应用系统中，PSRR（电源纹波抑制比）是一个很重要的参数，其体现了LDO的抗噪能力，PSRR值越高LDO输出纹波越低。
电压输出级别
ARM9，FPGA、DSP等
SDRAM，DDR RAM等
MCU，DDR RAM等
MCU，Nor Flash，Nand Flash，其他各种接口器件等
超低纹波，高精度
低静态电流
低功耗场合，如手持仪表
嵌入系统电源管理
多通道输出
需要多路供电的嵌入式系统&
七、如何解决电源管理芯片效率不高的问题？
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[导读]&DC-DC控制IC在各电子产品中应用广泛，为了统一物料，工程师往往会用自己熟悉且能输出较大电流的DC-DC芯片，不管负载大小均用一个型号一统江湖。由此可能在小负载电流时，效率不尽如人意，该怎么解决？
7.1、从效率方面考虑LDO和DC-DC转换器的选择
　　LDO：输入电压和输出电压差别不大，而且电流较小时，可以选择LDO芯片；由LDO的功率损耗由公式可以看出，当输入输出的压差较大，或者输出电流较大时，那么损失的功耗就很高，发热比较严重，在很多设计上不能使用，但是如果是低压差，小电流时LDO就很适合，而且价钱也相对低廉。
　　DC-DC转换器：输入、输出电压差值较大且输出大电流时，就一定要选择DC-DC芯片。DC-DC的功率损耗与芯片内部工艺设计相关，在不同的使用情况时效率也不同，如果选用的合理，效率可以达到90%以上，功率损耗可以做到很低，适应于各种场合，可以满足设计者的需求。
7.2、常规降压DC-DC的选择
　　老方案：前些年，大部分使用的DC-DC芯片由于工艺问题，效率都偏低；如，36V输入5V/3A输出的应用，大部分工程师使用的都是尾缀为2576的产品，典型效率曲线如图1所示：效率曲线从图1上可以看出，在5V输出时，输出电流无论是200mA还是3A时，效率均在80%以下，已难以满足越来越苛刻的能耗要求。而且由于功率损耗很大，因此封装大部分为TO-220或者DDPARK，体积很大，会占用很大面积的PCB。
　　新方案：以MPS为代表的新工艺DC-DC型号MP4423，输入电压40V，在5V输出时，效率可以达到90%以上，可满足绝大多数场合的应用。
7.3、模块式DC-DC的选择
　　除用芯片自己搭DC-DC方案外，如果受限于体积或项目进度时间，另一类模块式的DC-DC是比较合适的选择，如ZLG推出的ZY78xxS系列，引脚跟传统的7805兼容，体积小巧，效率普遍都在90%以上，可大大降低设计的复杂度。
八、不可忽视的电源模块的应用设计和品质！&
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[导读]&DC-DC模块电源越来越多地应用于通信、工业自动化、电力控制、轨道交通、矿业、军工等行业。模块化的设计可以有效简化客户的电路设计，提升系统的可靠性和维护效率。那么，如何提升基于DC-DC模块的电源系统的可靠性？本文就这个主题作简要分析与探讨。
8.1、为什么需要DC-DC模块电源？
　　DC-DC隔离模块电源主要应用于分布式电源系统中，用以对电源系统实现隔离降低噪声、电压转换、稳压和保护功能。使用DC-DC隔离模块电源的作用如下：
　　第一，模块电源采用隔离式设计，可以有效隔离来自一次侧设备带来的共模干扰对系统的影响，使负载能够稳定工作。
　　 第二，不同的负载需要不同的供电电压，例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等；信号采集用的运放则需要&15V；继电器则需要12V、24V；而母线电压多为24V，因此需要进行电压转换。
　　 第三，母线电压在长距离传输过程中会存在线损，故到PCB板级时电压较低，而负载需要稳定的电压，因此需要宽压输入，稳压输出。
　　 第四，电源需要在异常情况下，保护系统的负载和本身不坏。
8.2、如何选择高可靠性的DC-DC模块电源
8.2.1、采用成熟的电源拓扑：
　　电源模块的设计尽量选用成熟的电源拓扑。例如1W～2W的定压输入DC-DC电源模块选择Royer电路，而宽压输入系列则多选Flyback拓扑，部分选Forward拓扑。
8.2.2、全负载范围内高效率：
　　高效率意味着更低的功率损失和更低的温升，可以有效提高可靠性。在实际应用中，电源都会选择一定程度的降额设计，特别是在负载IC的功耗越来越低的今天，电源大部分时候都有可能在轻载情况下工作。因此，全负载范围内高效率对于电源系统可靠性来说是非常关键的参数，但往往被电源厂商忽略。大部分厂商为了技术手册上的参数吸引客户，往往将满载效率做到较高，但在5%～50%的负载情况下效率较低。
　　以金升阳的15W DC-DC模块电源VRB2412LD-15WR2为例，VRB2412LD-15WR2在额定电压24V输入时轻载10%的效率比主流同行水平高出15%，如图1和图2所示：
8.2.3、极限温度特性：
　　电源模块应用的地理区域非常宽广，可能有热带的酷暑，也有类似俄罗斯冬天的严寒。因此要求DC-DC模块的工作温度范围最低要求为-40℃～85℃，也有做到更好的，例如金升阳的定压R2代1W～2W工作温度可做到-40℃～105℃。如果在汽车BMS、高压母线监测应用，则需要工作温度为 -40℃～125℃，金升阳的CF0505XT-1WR2工作温度可做到125℃。
　　极限温度试验是最能检验电源模块可靠性的方法，例如高温老化、高温&低温带电工作性能测试、高低温循环冲击试验和长时间高温高湿测试等。正规的电源开发都会经过以上测试。因此，是否有此类测试设备也成为了判断电源厂商是否为山寨厂商的依据。
8.2.4、高隔离、低隔离电容：
　　医疗产品要求极低的漏电流，电力电子产品需要原边和次级之间尽量少寄生电容。这两个行业有一个共性的需求，即要求尽量高的隔离耐压和尽量低的隔离电容，用以降低共模干扰对系统的影响。如果在医疗或电力电子领域应用，1W～2W DC-DC建议选取隔离电容低于10pF的电源模块，宽压产品则尽量选取低于150pF的电源模块。
8.2.5、EMC特性：
　　EMC性能是电子系统正常、安全工作的保证，目前电子行业对产品的EMC性能都提出了很高的要求，客户经常抱怨因EMC处理不好导致系统的复位重启甚至是早期失效，因此优良的EMC特性是电源模块核心竞争力。
8.2.6、电源系统应用设计的可靠性：
　　电源本身的可靠性固然重要，但是实际上，由于电源系统工作环境的复杂性，再可靠的电源如果没有可靠的系统应用设计，最终电源还是会失效。下面介绍几种常见的电源系统应用设计的方法和注意事项。
8.2.6.1、冗余设计技巧：
　　在可靠性要求高的场合，要求电源模块即使损坏，系统也不能断电。此时，可以采取冗余供电的方式来提升系统的可靠性。图3为其中一种常见的冗余设计方案。当一个电源模块损坏时，另外一个模块可以继续供电。
　　图中D1、D2建议使用低压降的肖特基二极管，以避免二极管的压降影响后端系统的工作，另外，二极管的耐压值要高于输出电压。这种方法会产生额外的纹波噪声，需外接电容来减小纹波或是加滤波电路。
8.2.6.2、降额设计:
　　众所周知，降额设计可以有效提高电源工作寿命，但是负载过轻使用，电源的性能又无法工作在最佳状态。例如，金升阳DC-DC模块电源建议在负载范围30%～80%内使用，此时各方面性能表现最佳。
8.2.6.3、合理外围防护设计:
　　电源模块应用行业非常多，应用的环境要求也不近相同，因为其通用性设计，DCDC模块电源仅能满足通用共性需求。因此当客户的应用环境要求苛刻时，需要加适当的外围电路来提升电源的可靠性。以金升阳的20W DC-DC铁路电源URB24XXLD-20WR2为例，单独模块只能通过EN倍输入电压Vin的1s测试，但因为体积原因没有办法通过RIA12的标准，通过添加外围电路（也可以选择金升阳EMC辅助器FC-AX3D），就能通过RIA12要求的3.5Vin/20ms的等测试要求。因而合理的外围电路设计可以使模块满足更高等级的技术规格，使之适应更恶劣的应用环境，提升电源模块的可靠性。
8.2.6.4、散热设计
　　工业级电源模块的损坏大约有15%是因为散热不良导致的，电源模块是朝着小型化和集成化方向发展的，但是很多应用场合电源是处于密闭的环境中连续工作的，如果积热无法散出去，电源内部的器件可能因为超过热应力而损坏。通常的散热方式有自然风冷、散热片散热和加强制性散热风扇等。热设计的几点经验分享如下：
电源模块的对流通风：对于依靠自然对流和热辐射来散热的电源模块，周围环境一定要便于对流通风，且周围无大器件遮挡，便于空气流通。
发热器件的放置：如果系统中拥有多个发热源例如多个电源模块，相互之间应尽量远离，避免相互之间热辐射传递导致电源模块过热。
合理的PCB板设计：PCB板提供了一种散热途径，在设计时就要多考虑散热途径。例如加大主回路的铜皮面积，降低PCB板上元器件的密度等，改善模块的散热面积和散热通道，例如电源模块应尽量垂直放置，可以使热量尽快向上散发；如果将DC-DC模块放在PCB的底部，则向上散发的热量会被PCB阻挡，导致产品积热无法散发出去。
更大封装尺寸和散热面积：同样功率的电源，如果可能尽量选择尺寸更大的封装和散热面更大的散热器，或者使用导热胶将电源模块外壳与机壳连接。这样电源模块拥有更大的散热面积，散热会更快，内部的温度会更低，电源的可靠性自然也就越高。
匹配性设计、安规设计：电源的输入走线尽量保持直线，避免形成环路天线吸引外界辐射干扰。同时输入线和输出线需要按照UL60950的安规要求保持合适的间距，避免耐压失效。再者，电源底板下禁止布线，特别是信号线、电源变压器的电磁线会对信号形成干扰。
另外一个设计师需注意的是，需要关注一次电源和二次电源之间，以及电源与系统工作频率的倍频错开，避开相互之间的系统匹配性问题。
PS：感谢本文中所参考/引用文章作者的无私分享@beautifulzzzz& continue~&&e-mail：&
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