一、為什么需要DC_DC模塊電源？
DC-DC隔離模塊電源主要應(yīng)用于分布式電源系統(tǒng)中，用以對(duì)電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隔離降低噪聲、電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓和保護(hù)功能。使用DC-DC隔離模塊電源的四大作用如下：
其一，模塊電源采用隔離式設(shè)計(jì)，可以有效的隔離來(lái)自側(cè)設(shè)備帶來(lái)的共模干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，使負(fù)載能夠穩(wěn)定的工作。
其二，不同的負(fù)載需要不同的供電電壓，例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等；信號(hào)采集用的運(yùn)放則需要±15V；繼電器則需要12V，24V。而母線(xiàn)電壓多為24V，因此需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。
其三，母線(xiàn)電壓在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中會(huì)存在線(xiàn)損，故到PCB板級(jí)時(shí)電壓較低，而負(fù)載需要穩(wěn)定的電壓，因此需要寬壓輸入，穩(wěn)壓輸出。
其四，電源需要在異常情況下，保護(hù)系統(tǒng)的負(fù)載和本身不壞。
那么，如何選擇DC-DC模塊電源？
二、如何選擇高可靠性的DC-DC模塊電源
1. 采用成熟的電源拓?fù)?br /> 電源模塊的設(shè)計(jì)盡量選用成熟的電源拓?fù)?，這些拓?fù)湟呀?jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)，成熟可靠。例如1-2W的定壓輸入DC-DC電源模塊選擇Royer電路，而寬壓輸入系列則多選Flyback拓?fù)?，部分Forward拓?fù)洹?br /> 2. 全負(fù)載范圍內(nèi)高效率
高效率意味著更低的功率損失和更低的溫升，可以有效提高可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，電源都會(huì)選擇一定程度的降額設(shè)計(jì)，特別是在負(fù)載IC的功耗越來(lái)越低的今天，電源大部分時(shí)候都有可能在輕載情況下工作。因此，全負(fù)載范圍內(nèi)高效率對(duì)于電源系統(tǒng)可靠性來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的參數(shù)，但往往被電源廠商忽略。大部分廠商為了技術(shù)手冊(cè)上的參數(shù)吸引客戶(hù)，往往將滿(mǎn)載效率做到較高，但在5%-50%的負(fù)載情況下效率較低。

3. 極限溫度特性
電源模塊應(yīng)用的地理區(qū)域非常寬廣，可能有熱帶的酷暑也有類(lèi)似俄羅斯冬天的嚴(yán)寒。因此要求DC-DC模塊的工作溫度范圍要求為-40度~85度，如果在汽車(chē)BMS、高壓母線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用，則需要工作溫度為-40度~125度。
極限溫度試驗(yàn)是能檢驗(yàn)電源模塊可靠性的方法，例如高溫老化、高溫&低溫帶電工作性能測(cè)試、高低溫循環(huán)沖擊試驗(yàn)和長(zhǎng)時(shí)間高溫高濕測(cè)試等。正規(guī)的電源開(kāi)發(fā)都會(huì)經(jīng)過(guò)以上測(cè)試。因此，是否有此類(lèi)測(cè)試設(shè)備也成為了判斷電源廠商是否為山寨廠商的依據(jù)。
4. 高隔離、低隔離電容
醫(yī)療產(chǎn)品要求極低的漏電流，電力電子產(chǎn)品需要原邊和次級(jí)之間盡量少寄生電容。這兩個(gè)行業(yè)有一個(gè)共性的需求，即要求盡量高的隔離耐壓，和盡量低的隔離電容，用以降低共模干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。如果在醫(yī)療或電力電子應(yīng)用，1-2W DC_DC建議選取隔離電容低于10pF左右的電源模塊，寬壓產(chǎn)品則盡量選取低于150pF的電源模塊。
5. EMC特性
EMC性能是電子系統(tǒng)正常、安全工作的保證，目前電子行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的EMC性能都提出了很高的要求，我們經(jīng)常遇到客戶(hù)抱怨因EMC處理不好導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)位重啟甚至是早期失效，因此優(yōu)良的EMC特性是電源模塊競(jìng)爭(zhēng)力。
三、電源系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的可靠性
電源本身的可靠性固然重要，但是實(shí)際上，由于電源系統(tǒng)工作環(huán)境的復(fù)雜性，再可靠的電源如果沒(méi)有可靠的系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，終電源還是會(huì)失效。下面介紹幾種常見(jiàn)的電源系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的方法和注意事項(xiàng)。 

2. 降額設(shè)計(jì)
眾所周知，降額設(shè)計(jì)可以有效提高電源工作壽命，但是負(fù)載過(guò)輕使用，電源的性能又無(wú)法工作在狀態(tài)。 例如，金升陽(yáng)DC_DC模塊電源建議在負(fù)載范圍30%~80%內(nèi)使用，此時(shí)各方面性能表現(xiàn)。
3. 合理外圍防護(hù)設(shè)計(jì)
電源模塊應(yīng)用行業(yè)非常多，應(yīng)用的環(huán)境要求也不近相同，因?yàn)槠渫ㄓ眯栽O(shè)計(jì)，DC-DC模塊電源僅能滿(mǎn)足通用共性需求。因此當(dāng)客戶(hù)的應(yīng)用環(huán)境要求苛刻時(shí)，需要加適當(dāng)?shù)耐鈬娐穪?lái)提升電源的可靠性。
單獨(dú)模塊只能通過(guò)EN50155 1.4倍輸入電壓Vin的1S測(cè)試，但因?yàn)轶w積原因沒(méi)有辦法通過(guò)RIA12的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)添加外圍電路就能通過(guò)RIA12要求的3.5Vin/20mS的等測(cè)試要求。 因而合理的外圍電路設(shè)計(jì)可以使模塊滿(mǎn)足更高等級(jí)的技術(shù)規(guī)格，使之適應(yīng)更惡劣的應(yīng)用環(huán)境，提升電源模塊的可靠性。
4. 散熱設(shè)計(jì)
工業(yè)級(jí)的電源模塊的損壞大約有15%是因?yàn)樯岵涣紝?dǎo)致的，電源模塊是朝著小型化和集成化方向發(fā)展，但是很多應(yīng)用場(chǎng)合電源是處于密閉的環(huán)境中連續(xù)工作的，如果積熱無(wú)法散出去，電源內(nèi)部的器件可能因?yàn)槌^(guò)熱應(yīng)力而損壞。通常的散熱方式有自然風(fēng)冷、散熱片散熱和加強(qiáng)制性散熱風(fēng)扇等。熱設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)分享如下：
（1） 電源模塊的對(duì)流通風(fēng)
對(duì)于依靠自然對(duì)流和熱輻射來(lái)散熱的電源模塊，周?chē)h(huán)境一定要便于對(duì)流通風(fēng)，且周?chē)鸁o(wú)大器件遮擋，便于空氣流通。
（2） 發(fā)熱器件的放置
如果系統(tǒng)中擁有多個(gè)發(fā)熱源例如多個(gè)電源模塊，相互之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，避免相互之間熱輻射傳遞導(dǎo)致電源模塊過(guò)熱。
（3） 合理的PCB板設(shè)計(jì)
PCB板提供了一種散熱途徑，在設(shè)計(jì)時(shí)就要多考慮散熱途徑。例如加大主回路的銅皮面積，降低PCB板上元器件的密度等，改善模塊的散熱面積和散熱通道，可以使熱量盡快向上散發(fā)；如果將DC-DC模塊放在PCB的底部，則向上散發(fā)的熱量會(huì)被PCB阻擋，導(dǎo)致產(chǎn)品積熱無(wú)法散發(fā)出去。
（4） 更大封裝尺寸和散熱面積
同樣功率的電源，如果可能盡量選擇尺寸更大的封裝和散熱面更大的散熱器，或者使用導(dǎo)熱膠將電源模塊外殼與機(jī)殼連接。這樣電源模塊擁有更大的散熱面積，散熱會(huì)更快，內(nèi)部的溫度會(huì)更低，電源的可靠性自然也就越高。
5. 匹配性設(shè)計(jì)、安規(guī)設(shè)計(jì)
電源的輸入走線(xiàn)盡量保持直線(xiàn)，避免形成環(huán)路天線(xiàn)吸引外界輻射干擾。同時(shí)輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)需要按照UL60950的安規(guī)要求保持合適的間距，避免耐壓失效。再者，電源底板下禁止布線(xiàn)，特別是信號(hào)線(xiàn)，電源變壓器的電磁線(xiàn)會(huì)對(duì)信號(hào)形成干擾。
另外一個(gè)設(shè)計(jì)師需注意的是，需要關(guān)注電源和二次電源之間，以及電源與系統(tǒng)工作頻率的倍頻錯(cuò)開(kāi)，避開(kāi)相互之間的系統(tǒng)匹配性問(wèn)題。
五、小結(jié)
DC_DC電源模塊的可靠應(yīng)用需要電源原廠提供高品質(zhì)電源，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)工程師合理的應(yīng)用設(shè)計(jì)，只有從設(shè)計(jì)和應(yīng)用雙向考慮才能終獲得可靠的電源系統(tǒng)。