大功率電源系統應用設計的可靠性
電源本身的可靠性固然重要，但是實際上，由于電源系統工作環境的復雜性，再可靠的電源如果沒有可靠的系統應用設計，最終電源還是會失效。下面介紹幾種常見的電源系統應用設計的方法和注意事項。大功率可調開關電源。
1. 冗余設計技巧
在可靠性要求高的場合，要求電源模塊即使損壞，系統也不能斷電。此時，我們可以采取冗余供電的方式來提升系統的可靠性。如下圖所示，當一個電源模塊損壞時，另外一個模塊可以繼續供電。圖3為其中一種常見的冗余設計方案。
電源模塊的應用設計和品質同樣重要
注意事項：D1、D2建議使用低壓降的肖特基二極管，以避免二極管的壓降影響后端系統的工作，并注意選取二極管的耐壓值要高于輸出電壓。這種方法會產生額外的紋波噪聲，需外接電容來減小紋波或是加濾波電路。
2. 降額設計
眾所周知，降額設計可以有效提高電源工作壽命，但是負載過輕使用，電源的性能又無法工作在最佳狀態。 例如，金升陽DC_DC模塊電源建議在負載范圍30%~80%內使用，此時各方面性能表現最佳。
3. 合理外圍防護設計
電源模塊應用行業非常多，應用的環境要求也不近相同，因為其通用性設計，DC-DC模塊電源僅能滿足通用共性需求。因此當客戶的應用環境要求苛刻時，需要加適當的外圍電路來提升電源的可靠性。
以金升陽的20W DC-DC鐵路電源URB24XXLD-20WR2為例，單獨模塊只能通過EN50155 1.4倍輸入電壓Vin的1S測試，但因為體積原因沒有辦法通過RIA12的標準，通過添加外圍電路（也可以選擇金升陽EMC輔助器FC-AX3D），就能通過RIA12要求的3.5Vin/20mS的等測試要求。 因而合理的外圍電路設計可以使模塊滿足更高等級的技術規格，使之適應更惡劣的應用環境，提升電源模塊的可靠性。
4. 散熱設計
工業級的電源模塊的損壞大約有15%是因為散熱不良導致的，電源模塊是朝著小型化和集成化方向發展，但是很多應用場合電源是處于密閉的環境中連續工作的，如果積熱無法散出去，電源內部的器件可能因為超過熱應力而損壞。通常的散熱方式有自然風冷、散熱片散熱和加強制性散熱風扇等。熱設計的幾點經驗分享如下：
(1) 電源模塊的對流通風電源模塊的應用設計和品質同樣重要
對于依靠自然對流和熱輻射來散熱的電源模塊，周圍環境一定要便于對流通風，且周圍無大器件遮擋，便于空氣流通。
(2) 發熱器件的放置
如果系統中擁有多個發熱源例如多個電源模塊，相互之間應盡量遠離，避免相互之間熱輻射傳遞導致電源模塊過熱。
(3) 合理的PCB板設計
PCB板提供了一種散熱途徑，在設計時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，例如電源模塊應盡量垂直放置如圖4，可以使熱量盡快向上散發；如果將DC-DC模塊放在PCB的底部，則向上散發的熱量會被PCB阻擋，導致產品積熱無法散發出去。
(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，或者使用導熱膠將電源模塊外殼與機殼連接。這樣電源模塊擁有更大的散熱面積，散熱會更快，內部的溫度會更低，電源的可靠性自然也就越高。
5. 匹配性設計、安規設計
電源的輸入走線盡量保持直線，避免形成環路天線吸引外界輻射干擾。同時輸入線和輸出線需要按照UL60950的安規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，特別是信號線，電源變壓器的電磁線會對信號形成干擾。
另外一個設計師需注意的是，需要關注一次電源和二次電源之間，以及電源與系統工作頻率的倍頻錯開，避開相互之間的系統匹配性問題。
1. 冗余設計技巧
在可靠性要求高的場合，要求電源模塊即使損壞，系統也不能斷電。此時，我們可以采取冗余供電的方式來提升系統的可靠性。如下圖所示，當一個電源模塊損壞時，另外一個模塊可以繼續供電。圖3為其中一種常見的冗余設計方案。
電源模塊的應用設計和品質同樣重要
注意事項：D1、D2建議使用低壓降的肖特基二極管，以避免二極管的壓降影響后端系統的工作，并注意選取二極管的耐壓值要高于輸出電壓。這種方法會產生額外的紋波噪聲，需外接電容來減小紋波或是加濾波電路。
2. 降額設計
眾所周知，降額設計可以有效提高電源工作壽命，但是負載過輕使用，電源的性能又無法工作在最佳狀態。 例如，金升陽DC_DC模塊電源建議在負載范圍30%~80%內使用，此時各方面性能表現最佳。
3. 合理外圍防護設計
電源模塊應用行業非常多，應用的環境要求也不近相同，因為其通用性設計，DC-DC模塊電源僅能滿足通用共性需求。因此當客戶的應用環境要求苛刻時，需要加適當的外圍電路來提升電源的可靠性。
以金升陽的20W DC-DC鐵路電源URB24XXLD-20WR2為例，單獨模塊只能通過EN50155 1.4倍輸入電壓Vin的1S測試，但因為體積原因沒有辦法通過RIA12的標準，通過添加外圍電路（也可以選擇金升陽EMC輔助器FC-AX3D），就能通過RIA12要求的3.5Vin/20mS的等測試要求。 因而合理的外圍電路設計可以使模塊滿足更高等級的技術規格，使之適應更惡劣的應用環境，提升電源模塊的可靠性。
4. 散熱設計
工業級的電源模塊的損壞大約有15%是因為散熱不良導致的，電源模塊是朝著小型化和集成化方向發展，但是很多應用場合電源是處于密閉的環境中連續工作的，如果積熱無法散出去，電源內部的器件可能因為超過熱應力而損壞。通常的散熱方式有自然風冷、散熱片散熱和加強制性散熱風扇等。熱設計的幾點經驗分享如下：
(1) 電源模塊的對流通風電源模塊的應用設計和品質同樣重要
對于依靠自然對流和熱輻射來散熱的電源模塊，周圍環境一定要便于對流通風，且周圍無大器件遮擋，便于空氣流通。
(2) 發熱器件的放置
如果系統中擁有多個發熱源例如多個電源模塊，相互之間應盡量遠離，避免相互之間熱輻射傳遞導致電源模塊過熱。
(3) 合理的PCB板設計
PCB板提供了一種散熱途徑，在設計時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，例如電源模塊應盡量垂直放置如圖4，可以使熱量盡快向上散發；如果將DC-DC模塊放在PCB的底部，則向上散發的熱量會被PCB阻擋，導致產品積熱無法散發出去。
(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，或者使用導熱膠將電源模塊外殼與機殼連接。這樣電源模塊擁有更大的散熱面積，散熱會更快，內部的溫度會更低，電源的可靠性自然也就越高。
5. 匹配性設計、安規設計
電源的輸入走線盡量保持直線，避免形成環路天線吸引外界輻射干擾。同時輸入線和輸出線需要按照UL60950的安規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，特別是信號線，電源變壓器的電磁線會對信號形成干擾。
另外一個設計師需注意的是，需要關注一次電源和二次電源之間，以及電源與系統工作頻率的倍頻錯開，避開相互之間的系統匹配性問題。
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