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模块电源的应用

时间:2019-07-09 来源:meanwellpower.net浏览次数:156

  鉴于此种情况,经研究,发现其主要问题是:产品尺寸大,启动电流大,低压失控,输出精度低等问题,针对这一系列问题,很多模块电源厂商竞争激烈,对模块电源从电路设计,制造工艺,到检测等项目进行全线创新,模块电源厂商推各种功率等级的模块,允许输入电压波动范围最高高达50%,转换效率高达85-90%,并且满足工业级-40~~+85℃的工作条件下满负载长期工作,可抑制电磁干扰和消除接地环路,保护系统电路免受外部网络影响,同时可以降低功耗,简化电路。

  在工控行业中,考虑到其工作环境有可能在户外或是高电压高磁场等环境,有可能存在脉冲浪涌或遭遇突如其来的雷击等情况,单单采用模块电源进行隔离保护,会略显不足,为了更好地保护DC/DC电源模块及后级电路,需要加一定的外围电路来更好的防护:。

  方明纬电源案一共模干扰。

  电路中的一些共模干扰,我们可以考虑在模块的输入端采用共模扼流圈进行抑制。

  采用共模扼圈可以很大程度上抑制共模信号的干扰,一方面可防止前级电源对模块电源的干扰,另一方面又可隔断模块电源由于自身产生的噪声对前级电路的影响,另外,对于较高要求的场合可在输入输出端加上滤波网络LC,如图2:可有效地对模块的噪声纹波进行抑制,但是要注意的是对其滤波电路参数的选择一定要适当,特别是输出电容值C2一定要避免过大,以防止模块启动不良或损坏(宽电压模块一般建议采用100uF,定电压一般建议不超过10uF),对于L1/L2建议选用几十uH,要注意避免太大,以防止引起振荡,同时还要考虑不要与模块产生谐振。

  方案二高电压脉冲冲击。

  输入端有时还存在有高电压脉冲冲击的可能,以及对台湾明纬干扰较强或EMC要求较严格的电路,应考虑在输入端加上自恢复FUSE及TVS管进行一级防护,使得有效地将过高的脉冲干扰电压钳制在模块可承受值范围之内,并在输出端也增加共模扼流圈或安规电容。

  但要注意的是,对于TVS管的选择一定要根据不同场合来选择相应功率和电压值,这样才能有效的防止由于瞬间强烈干扰所造成的影响,如TVS管选择的电压值过低将会影响模块的正常工作,电压值选得过高,又将会对电源模块及后级电路起不到安全保护的作用,另外,对于有长期脉冲冲击时,还要考虑持久过压过流钳制电路保护,安规电容C3值建议选用47-100pF,耐压值的选择应≥隔离电压值(1000,3000,6000VDC)。

  环路2是在内部高端MOSFET的关断时间以及低端MOSFET的导通时间内形成的,内meanwell部电感器中存储的能量流经输出旁路电容器和低端MOSFET,最后返回GND,两个环路互不重叠的区域(包括环路间的边界),即为高di/dt电流区域,在向转换器提供高频电流以及使高频电流返回其源路径的过程中,输入旁路电容器(Cin1)起着关键作用。

  输出旁路电容器(Co1)虽然不会带来较大交流电流,但却会充当开关噪声的高频滤波器,鉴于上述原因,在模块上输入和输出电容器应该尽量靠近各自的VIN和VOUT引脚放置,如图2所示,若使旁路电容器与其各自的VIN和VOUT引脚之间的走线尽量缩短并扩宽,即可将这些连接产生的电感降至最低。

  将PCB布局中的电感降至最低,有以下两大好处,第一,通过促进能量在Cin1与CO1之间的传输来提高元件性能,这将确保模块具有良好的高频旁路,创联电源将高di/dt电流产生的电感式电压峰值降至最低,同时还能将器件噪声和电压应力降至最低,确保其正常操作,第二,最大化降低EMI。

  连接更少寄生电感的电容器,就会表现出对高频率的低阻抗特性,从而减少传导辐射,建议使用陶瓷电容器(X7R或X5R)或其他低ESR型电容器,只有将额外的电容放在靠近GND和VIN端时,添加的更多的输入电容才能发挥作用,SIMPLESWITCHER电源模块经过独特PCB设计,本身即具有低辐射和传导EMI,而遵循本文介绍的PCB布局指导方针,将获得更高性能。

  回路电流的路径规划常被忽视,但它对于优化电源PCB设计却起着关键作用,此外,应该尽量缩短且扩宽与Cin1和CO1之间的接地走线,并直接连接裸焊盘,这对于具有较大交流电流的输入电容(Cin1)接地连接尤为重要。

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