DC-DC电源模块
- 电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路（asic）、数字信号处理器 (dsp)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (fpga) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点 (pol) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (pups)。
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尽管电源模块的可靠性比较高，但也可能发生故障，在dc/dc模块中，一般可能发生的故障有以下几种：
1、模块在使用过程中输出电压降低；
2、模块停止工作；
3、模块输出电压过高；
4、模块输入短路；
5、模块输出电流过大。
前两种dc/dc故障一般不会带来很大危险，可以故障诊断电路检测并报警。
第三种失效方式比较危险，它可以烧毁应用电路，一般通过过压保护电路来实现过压保护，另外也可以在输出端加稳压二极管来实现。设计时要合理选择二极管的参 数，防止由于温度不同造成稳压点的变化。有些模块本身自带过压保护。一般来讲，25w以下模块无过压保护功能，25w以上模块内部设计有过压保护电路。过 压保护点一般设计为135]－－145]额定电压。详细设计时要确认模块是否具有这些功能，以免重复设计。
第四种会导致输入过流，严重时烧坏印制板，一般可以通过在输入端选择合适的保险管进行保护。保险管在布线时一般要布置在靠近电源模块的输入端，这样设计的目的是降低输入线的引线电感，避免保险管熔断时，引线电感引起输入端的过压。
第五种dc/dc故 障可以通过选择带有过流保护的电源模块，一般的电源模块都有过流保护功能，这种模块在其内部可以通过检测变化器原边或副边电流来实现，但要损失一定的效 率。在进行电压模块选择时，不是功率额定越大越好。如果降额过大，则用户板辅助短路时，由于传输压降的存在，输出电流不足以实现模块过流，有可能引起芯片 过热甚至损坏。
小体积、高可靠性 输出稳压，精度可达±3]； 高性价比； 多种输入、输出电压； 内置输入滤波器，低电磁兼容特性； 铝壳磨沙氧化，六面屏蔽。 典型应用：工业仪表、数字电路、电子通信设备、卫星导航、遥感遥测、地面通讯科研设备等领域。
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一、隔离：1、安全隔离：强电弱电隔离\IGBT隔离驱动\浪涌隔离保护\雷电隔离保护（如人体接触的医疗电子设备的隔离保护）2、噪声隔离：（模拟电路与数字电路隔离、强弱信号隔离）3、接地环路消除：远程信号...
降压电路是BUCK电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。开关S断开的时候，VD二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回...
也要看开关电源的输出端具体情况，是否能与DC-DC模块匹配。没有两个设备的具体参数，瞎猜呀？
选择使用dc/dc模块电源除了最基本的电压转换功能外，还有以下几个方面需要考虑:
1. 额定功率
一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的30~80]为宜(具体比例大小还与其它因素有关，后面将会提到)，这个功率范围内模块电源各方面性能发挥都比较充分而且稳定可靠。负载太轻造成资源浪费，太重则对温升、可靠性等不利。所有模块电源均有一定的过载能力，例如鼎立信公司产品可达 120~150]，但是仍不建议长时间工作在过载条件下，毕竟这是一种短时应急之计。
2.封装形式
模块电源的封装形式多种多样，符合国际标准的也有，非标准的也有，就同一公司产品而言，相同功率产品有不同封装，相同封装有不同功率，那么怎么选择封装形式呢?主要有三个方面:① 一定功率条件下体积要尽量小，这样才能给系统其它部分更多空间更多功能;② 尽量选择符合国际标准封装的产品，因为兼容性较好，不局限于一两个供货厂家;③ 应具有可扩展性，便于系统扩容和升级。选择一种封装，系统由于功能升级对电源功率的要求提高,电源模块封装依然不变,系统线路板设计可以不必改动,从而大大简化了产品升级更新换代，节约时间。以鼎立信公司大功率模块电源产品为例:全部符合国际标准，为业界广泛采用的半砖、全砖封装，与vicor、 lambda等著名品牌完全兼容，并且半砖产品功率范围覆盖50~200w，全砖产品覆盖100~300w。
选择使用dc/dc模块电源除了最基本的电压转换功能外，还有以下几个方面需要考虑：
1． 额定功率
一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的30～80]为宜（具体比例大小还与其它因素有关，后面将会提到），这个功率范围内模块电源各方面性能发挥都比较充分而且稳定可靠。负载太轻造成资源浪费，太重则对温升、可靠性等不利。所有模块电源均有一定的过载能力，例如鼎立信公司产品可达 120～150]，但是仍不建议长时间工作在过载条件下，毕竟这是一种短时应急之计。
2．封装形式
模块电源的封装形式多种多样，符合国际标准的也有，非标准的也有，就同一公司产品而言，相同功率产品有不同封装，相同封装有不同功率，那么怎么选择封装形式呢？主要有三个方面：① 一定功率条件下体积要尽量小，这样才能给系统其它部分更多空间更多功能；② 尽量选择符合国际标准封装的产品，因为兼容性较好，不局限于一两个供货厂家；③ 应具有可扩展性，便于系统扩容和升级。选择一种封装，系统由于功能升级对电源功率的要求提高,电源模块封装依然不变,系统线路板设计可以不必改动,从而大大简化了产品升级更新换代，节约时间。以鼎立信公司大功率模块电源产品为例：全部符合国际标准，为业界广泛采用的半砖、全砖封装，与vicor、 lambda等著名品牌完全兼容，并且半砖产品功率范围覆盖50～200w，全砖产品覆盖100～300w。
小体积、高可靠性 输出稳压，精度可达±3]; 高性价比; 多种输入、输出电压; 内置输入滤波器，低电磁兼容特性; 铝壳磨沙氧化，六面屏蔽。 典型应用:工业仪表、数字电路、电子通信设备、卫星导航、遥感遥测、地面通讯科研设备等领域。
尽管电源模块的可靠性比较高，但也可能发生故障，在dc/dc模块中，一般可能发生的故障有以下几种:
1、模块在使用过程中输出电压降低;
2、模块停止工作;
3、模块输出电压过高;
4、模块输入短路;
5、模块输出电流过大。
前两种dc/dc故障一般不会带来很大危险，可以故障诊断电路检测并报警。
第三种失效方式比较危险，它可以烧毁应用电路，一般通过过压保护电路来实现过压保护，另外也可以在输出端加稳压二极管来实现。设计时要合理选择二极管的参 数，防止由于温度不同造成稳压点的变化。有些模块本身自带过压保护。一般来讲，25w以下模块无过压保护功能，25w以上模块内部设计有过压保护电路。过 压保护点一般设计为135]--145]额定电压。详细设计时要确认模块是否具有这些功能，以免重复设计。
第四种会导致输入过流，严重时烧坏印制板，一般可以通过在输入端选择合适的保险管进行保护。保险管在布线时一般要布置在靠近电源模块的输入端，这样设计的目的是降低输入线的引线电感，避免保险管熔断时，引线电感引起输入端的过压。
第五种dc/dc故 障可以通过选择带有过流保护的电源模块，一般的电源模块都有过流保护功能，这种模块在其内部可以通过检测变化器原边或副边电流来实现，但要损失一定的效 率。在进行电压模块选择时，不是功率额定越大越好。如果降额过大，则用户板辅助短路时，由于传输压降的存在，输出电流不足以实现模块过流，有可能引起芯片 过热甚至损坏。
工程师教你开发电源如何进行DC-DC电源模块选型
工程师教你开发电源如何进行DC-DC电源模块选型
工程师教你开发电源如何进行 DC-DC 电源模块选型 DCDC 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 DCDC 转换器。具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为 交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流 电路将交流电转换为高压直流电输出。 DC/DC 模块电源以其体积小巧、性能卓异、使用方便的显着特点，在通信、 网络、工控、铁路、军事等领域日益得到广泛的应用。怎样正确合理地选用 DC/DC 模块电源呢？ 1 电源模块选择需要考虑的几个方面： a.额定功率 b.封装形式 c.温度范围与降额使用 d.隔离电压 e.功耗和效率 2 额定功率 一般建议实际使用功率是模块电源额定功率的 30～80%为宜 (具体比例大小还 与其他因素有关，后面将会提到。 )，这个功率范围内模块电源各方面性能发挥 都比较充分而且稳定可靠。所有
DC/DC电源模块散热器的设计及热分析
DC/DC电源模块散热器的设计及热分析
温度是影响DC/DC电源电路可靠性的重要因素之一。高、低温及其循环会对大多数电子元器件产生严重影响。它会导致电子元器件的失效,进而造成电源整机的失效。多芯片模块(MCM)和高密度三维组装技术的出现使得电子设备的热流密度越来越高。科学合理地设计电子设备以满足其热性能的要求在电源模块设计中至关重要。热管具有一种高效的传热能力,配以合理散热鳍片,将提高散热器的散热效果。本文以数值传热理论为基础,通过3D设计软件Solidworks建立一套DC/DC电源模块的散热器模型,并利用热流分析软EFD.Pro对电源模块进行热分析仿真技术研究。
DC-DC变换器（DC-DC converter）是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。
DC-DC是一种新研制的小型化电源开关模块，它是采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。DC-DC电源模块的使用有利于简化电源电路设计缩短研制周期，实现最佳指标等，可广泛应用于各类数字仪表和智能仪器中。
DC-DC电源模块广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，电源模块的增幅已经超出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用，电源模块功率密度越来越大，转换效率越来越高，应用也越来越简单。
电源模块作用是为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模拟电路及其他数字或模拟负载供电。电源模块虽然可靠性比较高,但在使用过程也可能出现故障,主要的故障原因分为两大类:参数异常和使用异常。下文将分析较为常见的电源模块参数异常故障问题,提供相应的解决方案,其中的某些故障,您或许也遇到过。
一、输入电压过高
针对电源模块输入参数异常——输入电压过高。这种异常轻则导致系统无法正常工作,重则会烧毁电路。那么输入电压过高通常是哪些原因造成的呢?
l 输出端悬空或无负载;
l 输出端负载过轻,轻于10%的额定负载;
l 输入电压偏高或干扰电压。
针对这一类问题,可以通过调整输出端的负载或调整输入电压范围,具体如下所示:
l 确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中会有空载现象,就在输出端并接一个额定功率10%的假负载;
l 更换一个合理范围的输入电压,存在干扰电压时要考虑在输入端并上TVS管或稳压管。
二、输出电压过低
针对电源模块输出参数异常——输出电压过低。这可能会导致整体系统不能正常工作,如微控制器系统中,负载突然增大,会拉低微控制器供电电压,容易造成复位。并且电源长时间工作在低输入电压情况下,电路的寿命也会出现极大的折损。因此输出电压偏低的问题是不容忽视的,那么输出电压过低通常是那些原因造成的呢?如下图1所示。
l 输入电压较低或功率不足;
l 输出线路过长或过细,造成线损过大;
l 输入端的防反接二极管压降过大;
l 输入滤波电感过大。
图1 输出电压过低原因
针对这一类问题,可以通过调整供电或者更换相应的外围电路来改善,具体如下所示:
l 调高电压或换用更大功率输入电源;
l 调整布线,增大导线截面积或缩短导线长度,减小内阻;
l 换用导通压降小的二极管;
l 减小滤波电感值或降低电感的内阻。
三、输出噪声过大
针对电源模块输出参数异常——输出纹波噪声过大。众所周知,噪声是衡量电源模块优劣的一大关键指标,在应用电路中,模块的设计布局等也会影响输出噪声,那么输出纹波噪声过大通常是哪些原因造成的呢?
l 电源模块与主电路噪声敏感元件距离过近;
l 主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容;
l 多路系统中各单路输出的电源模块之间产生差频干扰;
l 地线处理不合理。
ZDS2024示波器测试有较大噪声干扰问题的电源模块,如图2所示:
图2 电源纹波波形图
针对这一类问题,可以通过将模块与噪声器件隔离或在主电路使用去耦电容等方案改善,具体如下:
l 将电源模块尽可能远离主电路噪声敏感元件或模块与主电路噪声敏感元件进行隔离;
l 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;
l 使用一个多路输出的电源模块代替多个单路输出模块消除差频干扰;
l 采用远端一点接地、减小地线环路面积。
四、电源耐压不良
针对电源模块性能参数异常——电源模块的耐压不良。通常,隔离电源模块的耐压值高达几千伏,但可能在应用或测试过程中出现不能达到该指标的情况,那么哪些因素会大大降低其耐压能力呢?
l 耐压测试仪存在开机过冲;
l 选用模块的隔离电压值不够;
l 维修中多次使用回流焊、热风枪。
用耐压仪测试电源模块隔离电压的方法如图3所示:
图3 耐压测试图
针对这一类问题,可通过规范测试和规范使用两方面改善,具体如下所示:
l 耐压测试时电压逐步上调;
l 选取耐压值较高的电源模块;
l 焊接电源模块时要选取合适的温度,避免反复焊接,损坏电源模块。
五、电源模块启动困难
首先是破坏力较小的情况——电源模块在启动中出现启动困难,甚至启动不了。大家在使用电源模块过程中可能会出现电源模块输出端电压正常,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?具体原因如下所示:
l 外接电容过大;
l 容性负载过大;
l 负载电流过大;
l 输入电源功率不够。
针对这一类问题,可以通过调整输出端的电容以及负载或调整输入端的功率进行改善,具体如下所示:
l 外接电容过大,在电源模块启动时向其充电较长时间,难以启动,需要选择合适的容性负载;
l 容性负载过大时需先串联一个合适的电感;
l 输出负载过重时会造成启动时间延长,选择合适负载;
l 换用功率更大的输入电源。
六、模块发热严重
较启动困难而言,更为严重的使用异常情况是电源模块在使用的时候发热很严重。出现这种现象的根本原因是由于电源模块在电压转换过程中有能量损耗,产生热能导致模块发热,降低电源的转换效率。这会影响电源模块正常工作,并且可能会影响周围其他器件的性能,这种情况需要马上排查。那么什么情况下会造成电源模块发热较严重呢?具体原因如下所示:
l 使用的是线性电源模块;
l 负载过流;
l 负载太小:负载功率小于模块电源输出功率的10%,都会有可能会导致模块发热(效率太低);
l 环境温度过高或散热不良。
热成像仪观测下的发热电源模块如图4所示:
图4 电源模块热成像图
针对这一类问题,可以通过外在环境的优化或通过调整负载来改善,具体如下所示:
l 使用线性电源时要加散热片;
l 提高电源模块的负载,确保不小于10%的额定负载;
l 降低环境温度,保持散热良好。
七、模块电源损坏较快
那么比电源模块发热更为严重的使用异常情况自不必多说,那就是这个电源模块直接损坏了。那么电源模块使用没多久就损坏,并且更换后没几天又坏了,这是什么原因导致的呢?首先需要排除掉是否是使用劣质的电源这一情况,那么还有哪些因素会导致这一问题呢?具体原因如下图5所示:
l 输出负载过轻使其可靠性降低所致;
l 输出端电容过大导致模块启动时造成损坏;
l 输入端电压长期偏高导致模块输入端开关管损坏。
图5 电源模块损坏
这一类问题也是负载不匹配导致的,可以通过改变输出负载、电容或者改变合适的输入电压通过改善,具体如下:
l 确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中会有空载现象,就在输出端并接一个额定功率10%的假负载;
l 选取符合电源模块技术手册规格的电容;
l 选择合适的输入电压。
八、电源模块上电后快速烧毁
较于上一种电源模块损坏的情况而言,更可怕的情况就是,不仅坏了电源甚至把整个电路都烧毁了。具体的现象就是电源模块刚上电就烧毁冒烟了,输入端的电容炸裂,如图6所示,这一类问题是最为严重的,需要在前期设计中尽量避免,那么若是已经发生了这一情况,它到底是什么原因导致的呢?具体如下所示:
图6 电源模块烧毁
l 输入电压极性接反了;
l 输入电压远远高于标称电压;
l 输出端极性电容接反了;
l 输出电路易引起短路或者外接负载在上电瞬间存在大电流。
这一类问题是最为严重的故障,需要重新检查一遍电路进行相应优化或者调整电压,具体如下所示:
l 接线前注意检查或加防反接保护电路;
l 选择合适的输入电压;
l 上电前检查电容极性,确保正确;
l 在电源模块输出端加短路保护。来源:ZLG致远电子
产品介绍：
电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，有降压和升压两种，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。
产品特色：
1.产品覆盖数千个型号；
2.单路输出、正负双路输出、双隔离双输出多种形式；
3.效率高，纹波小，可靠性更高；
4.隔离电压包括1000V、1500V、3000V、5000V、6000V封装材料：阻燃耐热树脂(UL94V-0)；5.国际标准引脚方式。
产品规格：
1.产品系列：TP2H
2.功率(W)：3W
3.输入电压(V)：2:1wideinputrange24、48
4.输出电压(V)：±12、±15
5.输出路数：2
6.隔离电压：1000
7.效率：82%
8.输出调整：Regulated
9.尺寸规格(mm):25.95*12.45*9.25
应用领域：
电源模块应用于工业自动化控制、电力设备、仪器仪表、医疗设备、交通、通讯等不同的场合。
DC-DC定义