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电源模块在嵌入式体系规划中的四个选型问题

电源模块的出现,将嵌入式工程师从繁重的电源设计工作中解脱出来。但电源模块的种类繁多,我们在日常电路设计中该如何考虑选型呢?在日趋激烈的市场竞争中,产品的快速设计与开发无疑已经成为领先致胜、快速

  电源模块的呈现,将嵌入式工程师从深重的电源规划作业中摆脱出来。但电源模块的品种繁复,咱们在日常电路规划中该怎么考虑选型呢?

  在日趋激烈的市场竞争中,产品的快速规划与开发无疑现已成为抢先致胜、快速占据商机的必要条件。在项目经理的“鞭笞”和项目周期越来越短的遍及状况下,模块化开发,渠道化开发,计划引证式开发方式现已被越来越多的体系规划人员和硬件工程师接受运用。

   

  图1 模块化规划产品——模块化手机

  任何一个电子产品的开发,都逃不开电源的规划。假如将产品比作人,那么电源就比方一个人的心脏,心脏的健康与否,关乎到人的生死存亡。相同,电源的规划好坏,轻则影响整个产品的功能,重则影响整个项意图胜败。而电源规划,又以其专业程度高,调试周期长,毛病排查难等特色,让“攻城狮”们疾恶如仇。

  在此等大布景下,模块电源应运而生,为“攻城狮”们带来了福音。其间DC/DC电源模块又以其体积细巧、功能优异、运用方便、归纳本钱低一级显著特色,在通讯、网络、工控、铁路等范畴得到广泛的运用。

  那么,在类型繁复,参数各不相同,品牌很多的电源模块中,怎样筛选出既适宜,性价比又高的DC/DC电源模块呢?一般规范选型办法咱们都比较了解,这次咱们讲点不一样的,讲讲嵌入式体系规划时DC/DC电源模块选型时比较简单纠结的几个问题。

  一、隔绝or非隔绝?

  “这部分电路究竟需不需求隔绝?”这基本上是每一个嵌入式体系工程师都会考虑的问题。

  从隔绝的意图来说,能够将隔绝分为安全隔绝和噪声隔绝两大类。因为嵌入式体系的运用广泛性,在硬件规划中,经常会遇到多电压供电,数模混合,高速低速信号同板等杂乱的状况,处理稍有不小心,就会引进搅扰,轻则下降产品功能,重则搅扰通讯乃至引起体系重启、瘫痪等。此刻,隔绝就显得尤为重要,在嵌入式体系的规划中,一般都会挑选运用隔绝电源模块对PCB不同区块进行隔绝供电,从最大限度上削减噪声搅扰,进步体系安稳性。

   

  图2 致远电子3W宽压隔绝电源模块

  别的,在含有工业总线的嵌入式体系中,常常会面对浪涌、电弧搅扰、雷击等恶劣环境,因而需求将总线部分和嵌入式体系部分进行安全隔绝。隔绝不仅能消除接地环路的搅扰,还能隔绝外界恶劣环境要素影响经过总线进入中心体系,确保中心体系安全的效果。

  二、功能VS 本钱?

  “功能”和“本钱”是一对相爱相杀的冤家,让多少工程师面对两难的挑选,多少辛辛苦苦做的计划,因为本钱问题不得不抛弃。是为了功能不管本钱?仍是为了本钱献身功能?怎样平衡功能和本钱,这是在产品规划中亘古不变的论题。

   

  图3 功能和本钱之争

  关于相同输入输出电压的DC/DC电源模块来说,输出功率和作业温度规模是影响其本钱的主要要素。电子器材作业温度规模一般分为:商业级(0~70℃)、工业级(-40~85℃)、车规级(-40~105℃)、军等第(-55~125℃)等。因为温度等级不同,对资料和制作工艺的要求不同,模块本钱就相差很大了。

  假如在体积(封装方式)必定的条件下实践运用功率现已挨近模块额定功率,那么模块标称的温度规模就必须严厉满意实践运用需求乃至略有余量。假如因为本钱考虑挑选了较小温度规模的产品,实践运用温度现已迫临模块极限温度的状况,怎么办呢?这时能够选用降额运用的办法,即挑选功率或封装更大一些的产品,这样“大马拉小车”,温升低,能够从必定程度上缓解这一对立。

  总归要么挑选宽温度规模的产品,功率运用更充沛,封装也更小一些,但价格较高;要么挑选一般温度规模产品,价格低一些,功率余量和封装方式就得大一些。究竟怎样挑选,就需求依据实践的状况,归纳考虑了。

  三、功率余量留多少?10%、20%、仍是30%?

  “规划余量”,一个让人又爱又恨的目标。余量规划的实质是防备意外,它尽管与质量无关,但余量规划缺乏,会存在质量问题的危险,余量规划过大,又会造本钱钱的升高。

  因为嵌入式体系运用的广泛性,负载也具有多样性,有的是阻性负载,有的是理性或容性负载,有的负载较安稳,有的负载动摇较大,有的乃至还会有空载、或满载、或瞬间负载变大、或瞬间负载下跌的状况产生,这给确认电源模块的功率等级形成必定的难度。

   

  图4 嵌入式开发运用广泛

  一般状况下,负载电流的巨细是决议功率的关键要素,为考虑到嵌入式体系规划的安稳性和抗意外才能,主张依据实践状况,最小预留20%的规划余量,既实践运用中最大功率不超越电源模块额定功率的80%,在这个功率规模内电源模块各方面功能发挥都比较充沛并且安稳牢靠。假如余量太大,形成资源糟蹋,假如余量太小则不利于温升和牢靠性。

  关于动摇较大的负载,规划应当满意峰值电流不超越电源模块最大接受规模的基本原则,再依据负载动摇的频率,恰当的加大规划余量的办法,尽量进步牢靠性。

  四、隔绝电压越大越好?

  隔绝电压,是隔绝型DC/DC电源模块的一个重要目标,一般分1000VDC、1500VDC、2000VDC、3000VDC、6000VDC等规范,是指在必定时间内(通常是1秒)电源模块所能接受的、施加在输入端和输出端之间的最高电压。隔绝电压等级越高,电源模块内部的维护器材和规划工艺要求就越高,从根本上讲,便是本钱越高。那么怎样挑选适宜的隔绝电压呢?

  电源模块的隔绝电压,需求依据运用场合来挑选。一般场合运用对电源模块隔绝电压要求不是很高,可是更高的隔绝电压能够确保模块电源具有更小的漏电流,更高的安全性和牢靠性,并且EMC特性也更好一些,加之嵌入式体系中心器材集成度高,封装小,相对比较软弱,因而一般运用业界,遍及的隔绝电压水平为1500VDC或以上。但在一些特别的职业,比方医疗,野外通讯基站,高压电力等,对电源模块的隔绝度要求则更高。

  在科技高速开展的当下,产品快速开发现已成为常态化,嵌入式体系强壮的处理才能,弱化了硬件规划,将很多的作业交给了软件。规范化的硬件渠道,规范的接口,丰厚的驱动,使产品快速成型推向市场成为可能。在越来越紧凑的项目周期下,越来越多的嵌入式体系规划工程师现已激烈的认识到:正确合理地选用DC/DC电源模块,不光能够省去电源规划、调试方面的费事,并且能够进步全体体系的牢靠性和规划水平,更重要的是,缩短了整个产品的研制周期。

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