如何選擇你所需的產(chǎn)品及確定murata電源的型號(hào)?
          


正確合理地選用DC/DC模塊電源,可以省卻電源設(shè)計(jì)、調(diào)試方面的麻煩,將主要精力集中在自己專業(yè)的領(lǐng)域,這樣不僅可以提高產(chǎn)品的整體系統(tǒng)的安全和可靠性和研發(fā)進(jìn)度,而且更重要的是縮短了整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)周期.怎樣正確合理地選用DC/DC模塊電源?下面介紹選擇電源模塊的基本方法,敬供廣大系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師們參考.

1,第一步:根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要,確定你所用電源的類型.

Murata電源有許多類型的模塊電源(詳細(xì)請(qǐng)見“Murata 模塊電源產(chǎn)品基本介紹”),它們的用途是不一樣的.
在具體選擇murata電源模塊時(shí),請(qǐng)你事先要仔細(xì)閱獨(dú)“Murata 模塊電源產(chǎn)品基本介紹”,以便你能全面地了解我們提供的各類產(chǎn)品的具體特點(diǎn).
再根據(jù)你的具體需要,進(jìn)行選擇具體的型號(hào).

比如:
A, 非隔離、單路輸出電源模塊(POL、負(fù)載點(diǎn)、Piont of Load).

它和IBA中間總線結(jié)構(gòu)的電源模塊配合,一般用于大型的分布式電源設(shè)計(jì)之中(比如:程控交換機(jī)等),作為給終端負(fù)載供電的電源模塊.轉(zhuǎn)換效率高, 功率密度大.
當(dāng)然,也可以直接用于不需要隔離的場(chǎng)合.
B,BUS或IBA(Intermediate Bus Architecture)Bus Converters:總線或中間總線結(jié)構(gòu)電源模塊.
主要是用于分布式電源結(jié)構(gòu)中,將一次電源(AC/DC)輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成中間總線上的“總線電源”.所以要求該類模塊電源轉(zhuǎn)換效率非常高(95%以上),輸出功率大,可達(dá)數(shù)百瓦.
它的后面可以根據(jù)需要,接入POL負(fù)載點(diǎn),處理器及存儲(chǔ)器專用電源模塊.
一般用于大型的設(shè)備(比如:程控交換機(jī)、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、交通監(jiān)控系統(tǒng)、安(消)防系統(tǒng)等等)

C,隔離型電源模塊.

可以單獨(dú)用于需要隔離的電源轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)之中.它們有單路、雙極性(正負(fù)輸出)、雙路(非對(duì)稱)、三路輸出的電源模塊.

多路輸出電源模塊(比如雙極性、雙路、三路輸出)還可以滿足電路板上多路同工作電壓的電源設(shè)計(jì)需求,或是給多個(gè)模塊提供相同電源的場(chǎng)合.
它們廣泛用于需要隔離的:一些PLD輸入/輸出(I/O)邏輯電路、專用集成電路ASIC的理想電源.在DSL(即Digital Subscriberloop數(shù)字用戶環(huán)路,寬帶通訊)線卡中,它們也可做為DSP(數(shù)子信號(hào)處理器)和線性驅(qū)動(dòng)電路的電源,及工控行業(yè)、儀器儀表、醫(yī)療電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、手持移動(dòng)通訊、汽車電子、鐵路、電力、遠(yuǎn)距離線路傳輸、通訊以及、車載、鐵路、船載電子設(shè)備電源等電路中.

D,處理器電源模塊.

主要是,它應(yīng)用于低電壓、大電流的32位和64位CPU處理器供電設(shè)計(jì)當(dāng)中.
另外是否是POLA(負(fù)載點(diǎn)聯(lián)盟)產(chǎn)品、Memory Support(存儲(chǔ)器電源模塊)等等.

2,第二步:確定你需要的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求:

一般你在選用電源模塊時(shí),需要考慮以下方面的因素:

A,你的產(chǎn)品輸出地的安全標(biāo)準(zhǔn)
   比如中國(guó)、美國(guó)(北美)、歐盟等有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn).

B,輸出電壓.
  
電源模塊的輸出電壓符合你的設(shè)計(jì)要求.

C,輸出額定功率或電流.

電源模塊的輸出額定功率或電流,符合你的設(shè)計(jì)要求.
一般建議實(shí)際使用功率是模塊電源額定功率的30~80%為宜(具體比例大小還與其他因素有關(guān),比如熱設(shè)計(jì)、散熱處理、溫度降額曲線,后面將會(huì)提到.),這個(gè)功率范圍內(nèi)模塊電源各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠.負(fù)載太輕造成資源浪費(fèi),太重則對(duì)溫升、可靠性等不利.

D,輸入電壓及范圍.
  
電源模塊的輸出電流符合你的設(shè)計(jì)要求.因?yàn)檩斎氲碾妷鹤兓姆秶?可能有許多種情況,所以:
有的需要:定壓輸入(±10%)電源模塊------主要用于大功率開關(guān)電源作為穩(wěn)定輸入源的場(chǎng)合,即當(dāng)作二次電源使用,還適用數(shù)字信號(hào)處理電路以及對(duì)電壓穩(wěn)定度要求不高的模擬電路,特別適用于分布式電源供電系統(tǒng),及使用小功率電源供電的電路.比如工控行業(yè)、儀器儀表、醫(yī)療電子設(shè)備、LCD液晶顯示.
有的需要:穩(wěn)壓輸入(±5%)電源模塊------主要用于傳感器電路、運(yùn)放電路、A/D、D/A等電路(比如:傳感器及對(duì)電源要求較高的工控行業(yè)、儀器儀表.),金屬屏蔽外殼產(chǎn)品特別適用于對(duì)噪聲敏感的電路(如:信號(hào)測(cè)量電路和小信號(hào)放大電路等)以及對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)要求特別高的電路.

有的需要:寬電壓輸入(2∶1)電源模塊------主要用于工控系統(tǒng)電源,網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、手持移動(dòng)通訊、汽車電子、鐵路、電力、電源等電路中,特別適用于輸入電壓變化范圍大而且輸入輸出必須隔離的電路.

有的需要:超寬電壓輸入(4∶1)電源模塊-------主要適用于對(duì)輸入電壓變化較大、尤其對(duì)輸入電壓、工作環(huán)境要求較高的場(chǎng)合,如:遠(yuǎn)距離線路傳輸、通訊以及、車載、鐵路、船載電子設(shè)備等等.


E,封裝形式.


A, 外殼:灌裝或開放式(open frame).

B, 管腳焊接安裝:貼片安裝(SMD)或穿孔焊接(Through Hole).

C, 外形尺寸:
磚型Brick(1/16、1/8、1/4、1/2磚)或非磚型(傳統(tǒng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝).
以及SIP、DIP等.
D, 是否需要帶散熱器.

電源模塊的外形尺寸和輸出形式差異很大.小功率產(chǎn)品采用密封外殼,外形十分纖小;大功率產(chǎn)品常采用1/4或1/8磚的形式,電路或暴露(開放式),或以外殼包裹.
在選擇時(shí),需要注意以下兩個(gè)方面:
第一, 引腳是否在同一平面上;第二,是否便于焊接.  
SMT形式的變換器必須要符合IEC191-6:1990標(biāo)準(zhǔn)的要求,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SMT器件引腳的共面問題做出了嚴(yán)格限定.器件引腳不共面會(huì)造成器件裝配時(shí)定位困難,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量,提高次品率.   SMT形式的變換器應(yīng)能承受規(guī)定的焊接條件.對(duì)于絕大多數(shù)現(xiàn)代流水線而言,器件必須滿足CEC00802標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的回流焊要求,即器件表面溫度可超過300℃.如果變換器不能滿足這個(gè)要求,就需要為其設(shè)計(jì)專門的焊接裝配工藝,這會(huì)增加裝配時(shí)間,提高生產(chǎn)成本.


F,隔離/非隔離.
隔離電壓.
是否需要電壓隔離,隔離電壓要求是多少?

絕大多數(shù)的電路都必須實(shí)現(xiàn)隔離,即將負(fù)載連同負(fù)載對(duì)本地電源的噪聲與電網(wǎng)的其他負(fù)載和噪聲隔開.只有隔離變換器能夠達(dá)到這個(gè)要求.采用隔離變換器除了實(shí)現(xiàn)上述要求之外,還可以實(shí)現(xiàn)差分形式的輸出,以及雙極型輸出.此外,將隔離型變換器的輸出高壓端與負(fù)載的電源地相連,就形成了負(fù)電源.由于電壓參考點(diǎn)不是地,因此負(fù)載可以獲得更高的電壓.采用隔離型變換器的另一個(gè)好處是:可以將多個(gè)具有不同輸出電壓的變換器級(jí)聯(lián)起來,構(gòu)成一個(gè)電源.對(duì)于那些單個(gè)變換器的輸出電壓達(dá)不到工作電壓要求的設(shè)備,這種特性非常有用.在一定時(shí)限內(nèi)(通常是1秒)變換器所能承受的、施加在輸入端和輸出端之間的最高電壓,稱為變換器的隔離強(qiáng)度.而變換器的額定工作電壓是指變換器能長(zhǎng)時(shí)間承受的加在輸入端的電壓,這個(gè)電壓低于隔離強(qiáng)度.在選擇隔離型變換器時(shí)還需要考慮器件的泄漏電流指標(biāo),泄漏電流是指因輸入回路和輸出回路之間的耦合電容而產(chǎn)生的電流.只要給定隔離電容的值,并且確定噪聲頻率,就可以根據(jù)阻抗計(jì)算出泄漏電容的大小.泄漏電流隨噪聲電壓的增加而增大,隨隔離電容的減小而減小.因此,設(shè)計(jì)低噪聲電源時(shí),應(yīng)該選擇隔離強(qiáng)度高而隔離電容低的DC/DC變換器,以減小泄漏電流.

通常在醫(yī)療設(shè)備里需要很高的隔離電壓,這樣的話,漏電流就小,對(duì)身體的危害就小.  一般場(chǎng)合使用對(duì)模塊電源隔離電壓要求不是很高,但是更高的隔離電壓可以保證模塊電源具有更小的漏電流,更高的安全性和可靠性,并且EMC特性也更好一些,因此目前業(yè)界普遍的隔離電壓水平為1500VDC以上.

Murata模塊電源為廣大客戶提供許多的產(chǎn)品的隔離電壓是不相同的,用戶可根據(jù)實(shí)際的需要選用.
隔離電壓超過3000Vdc以上的有NMJ(UL)、NMS(UL)、NMV、NKE、NTV、HB01U和隔離電壓達(dá)8000Vdc的HB04U、PWR13XX等系列產(chǎn)品.

G,溫度范圍、降額使用、散熱處理.

a,溫度范圍:
過高的溫度,會(huì)影響到電源模塊的性能和可靠性及產(chǎn)品的使用壽命,這是一個(gè)工程師們需要認(rèn)真考慮的問題.熱設(shè)計(jì)和熱處理是非常必要的.

產(chǎn)生高溫影響的主要原因是:一個(gè)是電源模塊本身發(fā)熱產(chǎn)生的溫升,二是模塊所出的環(huán)境溫度過高,三是模塊及所處的環(huán)境的散熱處理不好.

因此在選擇電源模塊時(shí),要先查清該產(chǎn)品的適用的環(huán)境溫度范圍.
Murata電源模塊,我們一般提供的是工業(yè)級(jí)(-40 ℃ 到+85 ℃) ,模塊的溫度范圍是比較大的.其它特別的需要,用戶需與本公司具體聯(lián)系.

b,降額使用:
除了考慮環(huán)境溫度外,還要考慮電源模塊本身的溫度極限及其功耗等因素.設(shè)計(jì)工程師們還要仔細(xì)地查看該模塊的溫度降額曲線.
對(duì)于環(huán)境溫度較高地方,必須要將模塊降額使用,以便減小模塊的功耗,從而減小漸升溫度,保證外殼溫度不超過極限值.

當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)(例如50℃-60℃以上),有的電源必須要降低使用的輸出功率,另外,有些電源在規(guī)定的輸入電壓范圍的低端,不能滿足所有的輸出參數(shù)(例如:電壓可調(diào)范圍或功率),要降額使用----也就是選擇額定輸出功率較大的電源模塊.降額比例隨功率等級(jí)不同而不同,一般50W以上的為3-10W/℃.

c,散熱處理:
電源模塊的轉(zhuǎn)換效率很難做到100%(murata某些型號(hào)的電源模塊的效率可達(dá)96%),任何電源都有它自身的功耗,電源模塊發(fā)熱的溫度高低,與它的轉(zhuǎn)換效率有一定的關(guān)系,

在一定的外殼散熱條件下,模塊電源存在一定的溫升(既殼溫與環(huán)境溫度的差異),電源模塊外殼散熱面積的大小,將直接影響到它的溫升.

對(duì)于輸出功率較大的電源模塊(比如50W以上),須加相應(yīng)的散熱器,以便使模塊的溫升下降和得到有效的控制.散熱器的表面積越大,散熱效果越好,而且散熱器的安裝方向應(yīng)有利于空氣的自然對(duì)流.150W以上的電源模塊,根據(jù)需要,在散熱器上再加風(fēng)扇,來進(jìn)行冷風(fēng)散熱.

H,功耗和轉(zhuǎn)換效率.
  
轉(zhuǎn)換效率,是設(shè)計(jì)者需要考慮的一個(gè)問題.
電源模塊的轉(zhuǎn)換效率很難做到100%(murata某些型號(hào)的電源模塊的效率可達(dá)96%),任何電源都有它自身的功耗,電源模塊發(fā)熱的溫度高低,與它的轉(zhuǎn)換效率有一定的關(guān)系.

η= Pout /Pin=Pout/( Pout +P耗)

根據(jù)公式  ,其中Pin、Pout、P耗分別為模塊電源輸入、輸出功率和自身功率損耗.由此可以看出,輸出功率一定條件下,模塊損耗P耗越小,則效率越高,溫升就低,壽命更長(zhǎng).除了滿載正常損耗外,還有兩個(gè)損耗值得注意:空載損耗和短路損耗(輸出短路時(shí)模塊電源損耗),因?yàn)檫@兩個(gè)損耗越小,表明模塊效率越高,特別是短路未能及時(shí)采取措施的情況下,可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,短路損耗越小則因此失效的機(jī)率也大大減小.當(dāng)然損耗越小也更符合節(jié)能的要求.
    Murata模塊電源,一直在降低功耗和提供轉(zhuǎn)換效率.在市場(chǎng)同類產(chǎn)品中,我們提供的是最好的產(chǎn)品之一.
Murata模塊電源為廣大客戶提供許多的高效(轉(zhuǎn)換效率大于80%)和超高效(轉(zhuǎn)換效率大于90%)的產(chǎn)品.
  
I,客戶的其它需要.

   輸入過壓關(guān)閉,輸入低壓停止.
輸出過壓保護(hù)、過流限制、短路保護(hù).
開/關(guān)控制.
遙控傳感控制.
同步端.
熱關(guān)閉.
負(fù)載/電流分配.

K,平均故障間隔時(shí)間

很多DPA系統(tǒng)都要求高度的可靠性,這就對(duì)平均故障間隔時(shí)間(MTTF)提出了要求.在這里要提醒讀者,僅憑產(chǎn)品說明書上的數(shù)據(jù)是不能評(píng)價(jià)某個(gè)產(chǎn)品可靠性的優(yōu)劣的.   造成這個(gè)問題的原因是,目前國(guó)際上尚未制定出公認(rèn)的關(guān)于MTTF指標(biāo)的定義和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),各廠商普遍使用的是美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-HDBK-217F中的“一般情況下的”可靠性預(yù)測(cè)方法,以及Bellcore標(biāo)準(zhǔn)TR-NWT-000332中的電信設(shè)備模型.不過,即便是聲稱遵照同一標(biāo)準(zhǔn)推算出來的MTTF指標(biāo),常常也不一致.   這種不一致的第一個(gè)來源,是計(jì)算公式中對(duì)元器件特性的處理方式不同(例如某些算式將焊接點(diǎn)的影響忽略不計(jì),而焊接點(diǎn)故障是電路失效的最常見原因之一);來源之二是元器件的可靠性指標(biāo).舉個(gè)例子,某些廠商采用MIL-HDBK-217F中的器件數(shù)據(jù)和故障率數(shù)據(jù),另外一些廠商則采用其他渠道的數(shù)據(jù);第三個(gè)來源是具體的計(jì)算方法差異(即便是MIL-HDBK,也給出了兩種不同的預(yù)測(cè)工具).當(dāng)然,在變換器投入使用之前,任何MTTF指標(biāo)都毫無意義.   溫度對(duì)可靠性有顯著的影響,經(jīng)驗(yàn)公式是:環(huán)境溫度每升高10℃,器件壽命將縮短一半.如果主要的設(shè)備需要在40℃~50℃條件下運(yùn)行,并且電源部件的溫度高于環(huán)境溫度20℃,那么,25℃條件下推算出來的MTTF指標(biāo)就失去了意義.   實(shí)踐證明,設(shè)計(jì)人員必須透過產(chǎn)品說明書的數(shù)據(jù),深入地理解廠商推算MTTF的方法.必須去查詢推算的詳細(xì)步驟,知道原始數(shù)據(jù)的來源及其測(cè)量條件,對(duì)于那些無法提供詳細(xì)資料的廠商,應(yīng)該對(duì)其指標(biāo)持保留態(tài)度.

C的模塊的MTBF增大20%.而在較高的溫度下,MTBF迅速下降.因此盡量降低模塊的溫度對(duì)提高其可靠性有很大好處?  本公司提供的可靠性參數(shù)MTBF是根據(jù)MIL-HDBK217可靠性預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的,在計(jì)算過程中考慮現(xiàn)代器件的發(fā)展?fàn)顟B(tài),根據(jù)一些廠家提供的可靠性指標(biāo)進(jìn)行了一定的修正.這里溫度是影響電源模塊整體可靠性的重要因素.一般每降低10

有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,模塊電源在預(yù)期有效時(shí)間內(nèi)失效的主要原因是外部故障條件下?lián)p壞.而正常使用失效的機(jī)率是很低的.因此延長(zhǎng)模塊電源壽命、提高系統(tǒng)可靠性的重要一環(huán)是選擇保護(hù)功能完善的產(chǎn)品,即在模塊電源外部電路出現(xiàn)故障時(shí)模塊電源能夠自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)而不至于永久失效,外部故障消失后應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常.模塊電源的保護(hù)功能應(yīng)至少包括輸入過壓、欠壓、軟啟動(dòng)保護(hù);輸出過壓、過流、短路保護(hù),大功率產(chǎn)品還應(yīng)有過溫保護(hù)等.

3,第三步:搜索具體型號(hào).

      當(dāng)確定了你需要的電源模塊類型、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)要求之后.
輸入各種參數(shù),請(qǐng)用本公司的網(wǎng)站內(nèi)部的搜索進(jìn)行搜索.找出你所要的電源模塊的具體型號(hào).還可以查看所有技術(shù)資料.


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