一、序文
DC_DC模块电源越来越多的运用于通讯、工业自动化、电力操控、轨道交通、矿业、军工等职业。而模块化的规划，能够有用的简化客户的电路规划，进步体系的牢靠性和维护功率。那么，怎么进步根据DC_DC模块的电源体系的牢靠性？咱们大部分时分想到的是挑选一家品牌好的供货商供给高牢靠的电源模块。可是，挑选一款高牢靠的电源模块，是否就意味着咱们的电源体系十分牢靠呢？本文就这个主题作扼要剖析与讨论。
要害词：电源运用规划、DC-DC模块电源、牢靠性
二、为什么需求DC_DC模块电源？
DC-DC阻隔模块电源首要运用于分布式电源体系中，用以对电源体系完成阻隔下降噪声、电压转化、稳压和维护功用。运用DC-DC阻隔模块电源的四大效果如下：
其一，模块电源选用阻隔式规划，能够有用的阻隔来自一次侧设备带来的共模搅扰对体系的影响，使负载能够安稳的作业。
其二，不同的负载需求不同的供电电压，例如操控IC需求5V、3.3V、1.8V等；信号收集用的运放则需求±15V；继电器则需求12V，24V。而母线电压多为24V，因此需求进行电压转化。
其三，母线电压在长距离传输过程中会存在线损，故到PCB板级时电压较低，而负载需求安稳的电压，因此需求宽压输入，稳压输出。
其四，电源需求在反常情况下，维护体系的负载和自身不坏。
那么，怎么挑选DC-DC模块电源？
三、怎么挑选高牢靠性的DC-DC模块电源
1. 选用老练的电源拓扑
电源模块的规划尽量选用老练的电源拓扑，这些拓扑现已经过时刻的检测，老练牢靠。例如1-2W的定压输入DC-DC电源模块挑选Royer电路，而宽压输入系列则多选Flyback拓扑，部分Forward拓扑。
2. 全负载规模内高功率
高功率意味着更低的功率损失和更低的温升，能够有用进步牢靠性。在实践运用中，电源都会挑选必定程度的降额规划，特别是在负载IC的功耗越来越低的今日，电源大部分时分都有或许在轻载情况下作业。因此，全负载规模内高功率关于电源体系牢靠性来说是十分要害的参数，但往往被电源厂商疏忽。大部分厂商为了技能手册上的参数招引客户，往往将满载功率做到较高，但在5%-50%的负载情况下功率较低。
以金升阳的15W DC-DC模块电源VRB2412LD-15WR2为例，VRB2412LD-15WR2在额定电压24V输入时轻载10%的功率比干流同行水平高出15%，如图1和图2所示。
通经过功率的进步也能够有用的下降产品的外壳温升，VRB2412LD-15WR2在实践负载作业时的温升要低13.8度。
3. 极限温度特性
电源模块运用的地舆区域十分广大，或许有热带的盛暑也有相似俄罗斯冬季的酷寒。因此要求DC-DC模块的作业温度规模最低要求为-40度~85度，也有做到更好的，例如金升阳的定压R2代1-2W作业温度能够做到-40度~105度。假如在轿车BMS、高压母线监测运用，则需求作业温度为-40度~125度，现在业界DC-DC模块只要金升阳的CF0505XT-1WR2的产品作业温度能够做到125度。
极限温度实验是最能查验电源模块牢靠性的办法，例如高温老化、高温&低温带电作业功能测验、高低温循环冲击实验和长时刻高温高湿测验等。正规的电源开发都会经过以上测验。因此，是否有此类测验设备也成为了判别电源厂商是否为山寨厂商的根据。
4. 高阻隔、低阻隔电容
医疗产品要求极低的漏电流，电力电子产品需求原边和次级之间尽量少寄生电容。这两个职业有一个共性的需求，即要求尽量高的阻隔耐压，和尽量低的阻隔电容，用以下降共模搅扰对体系的影响。假如在医疗或电力电子运用，1-2W DC_DC主张选取阻隔电容低于10pF左右的电源模块，宽压产品则尽量选取低于150pF的电源模块。
5. EMC特性
EMC功能是电子体系正常、安全作业的确保，现在电子职业对产品的EMC功能都提出了很高的要求，咱们常常遇到客户诉苦因EMC处理欠好导致体系的复位重启乃至是前期失效，因此优秀的EMC特性是电源模块中心竞争力。
四、电源体系运用规划的牢靠性
电源自身的牢靠性当然重要，可是实践上，由于电源体系作业环境的复杂性，再牢靠的电源假如没有牢靠的体系运用规划，终究电源仍是会失效。下面介绍几种常见的电源体系运用规划的办法和留意事项。
1. 冗余规划技巧
在牢靠性要求高的场合，要求电源模块即便损坏，体系也不能断电。此刻，咱们能够采纳冗余供电的方法来进步体系的牢靠性。如下图所示，当一个电源模块损坏时，别的一个模块能够持续供电。图3为其间一种常见的冗余规划方案。
留意事项：D1、D2主张运用低压降的肖特基二极管，以防止二极管的压降影响后端体系的作业，并留意选取二极管的耐压值要高于输出电压。这种办法会发生额定的纹波噪声，需外接电容来减小纹波或是加滤波电路。
2. 降额规划
众所周知，降额规划能够有用进步电源作业寿数，可是负载过轻运用，电源的功能又无法作业在最佳状况。 例如，金升阳DC_DC模块电源主张在负载规模30%~80%内运用，此刻各方面功能体现最佳。
3. 合理外围防护规划
电源模块运用职业十分多，运用的环境要求也不近相同，由于其通用性规划，DC-DC模块电源仅能满意通用共性需求。因此当客户的运用环境要求严苛时，需求加恰当的外围电路来进步电源的牢靠性。
以金升阳的20W DC-DC铁路电源URB24XXLD-20WR2为例，独自模块只能经过EN50155 1.4倍输入电压Vin的1S测验，但由于体积原因没有办法经过RIA12的规范，经过增加外围电路（也能够挑选金升阳EMC辅佐器FC-AX3D），就能经过RIA12要求的3.5Vin/20mS的等测验要求。 因此合理的外围电路规划能够使模块满意更高等级的技能标准，使之习惯更恶劣的运用环境，进步电源模块的牢靠性。
4. 散热规划
工业级的电源模块的损坏大约有15%是由于散热不良导致的，电源模块是朝着小型化和集成化方向开展，可是许多运用场合电源是处于密闭的环境中接连作业的，假如积热无法散出去，电源内部的器材或许由于超越热应力而损坏。一般的散热方法有天然风冷、散热片散热和加强制性散热电扇等。热规划的几点经历共享如下：
(1) 电源模块的对流通风
对关于依托天然对流和热辐射来散热的电源模块，周围环境必定要便于对流通风，且周围无大器材遮挡，便于空气流通。
(2) 发热器材的放置
假如体系中具有多个发热源例如多个电源模块，相互之间应尽量远离，防止相互之间热辐射传递导致电源模块过热。
(3) 合理的PCB板规划
PCB板供给了一种散热途径，在规划时就要多考虑散热途径。例如加大主回路的铜皮面积，下降PCB板上元器材的密度等，改进模块的散热面积和散热通道，例如电源模块应尽量笔直放置如图4，能够使热量赶快向上发出；假如将DC-DC模块放在PCB的底部，则向上发出的热量会被PCB阻挠，导致产品积热无法发出出去。
(4) 更大封装尺度和散热面积
相同功率的电源，假如或许尽量挑选尺度更大的封装和散热面更大的散热器，或许运用导热胶将电源模块外壳与机壳衔接。这样电源模块具有更大的散热面积，散热会更快，内部的温度会更低，电源的牢靠性天然也就越高。
5. 匹配性规划、安规规划
电源的输入走线尽量坚持直线，防止构成环路天线招引外界辐射搅扰。一起输入线和输出线需求依照UL60950的安规要求坚持适宜的距离，防止耐压失效。再者，电源底板下制止布线，特别是信号线，电源变压器的电磁线会对信号构成搅扰。
别的一个规划师需留意的是，需求重视一次电源和二次电源之间，以及电源与体系作业频率的倍频错开，避开相互之间的体系匹配性问题。
五、小结
DC_DC电源模块的牢靠运用需求电源原厂供给高品质电源，一起也需求规划工程师合理的运用规划，只要从规划和运用双向考虑才干终究取得牢靠的电源体系。
