電源模塊應用設計的可靠性和注意事項

我們在選擇電源上，常常把重心放在參數與性能上，容易忽視這是通用型設計。電源模塊本身的可靠性很重要，但事實上，由于電源系統工作環境的復雜性，如果沒有可靠的系統應用設計，電源最終會失效。下面介紹電源系統應用設計的幾種常見方法和注意事項。

1、冗余設計，要求即使電源模塊在故障損壞時，系統也不能斷電。這時，我們可以采用冗余電源來提高系統的可靠性。如下圖所示，當一個電源模塊損壞時，另一個模塊可以繼續供電。

注：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運行，并注意選擇耐壓高于輸出電壓的二極管。這種方法會產生額外的紋波噪聲，需要一個外部電容來降低紋波或增加一個濾波電路。

2、降額設計，眾所周知，電源長時間滿載會縮短其使用壽命，降額設計可以有效提高電源的使用壽命，但當負載過輕時，電源的性能無法在最佳狀態下工作。高能立方ACDC模塊電源建議在30%~80%的負載范圍內使用，各方面性能最好。

3、外圍保護設計合理，電源模塊應用范圍廣，應用環境要求不盡相同。由于其通用設計，AC-DC模塊電源只能滿足一般通用要求。因此，當客戶的應用環境要求較高時，有必要添加適當的外圍電路來提高電源的可靠性。

4、散熱設計，工業電源模塊約15%的損壞是由于散熱不良引起的。電源正在向小型化和集成化發展，在許多應用中，電源在封閉環境中持續工作，如果積聚的熱量無法散發，電源內部的設備可能會因熱應力過大而損壞。常用的冷卻方法是自然風冷、散熱器和強制冷卻風扇。

熱設計的一些經驗分享如下：

1、電源模塊的對流通風。對于依靠自然對流和熱輻射散熱的電源，周圍環境必須便于對流通風，并且周圍沒有便于空氣流通的大型設備。

2、放置加熱裝置。如果系統中有多個加熱源，如多個模塊電源，它們應盡可能遠離彼此，以避免因它們之間的熱輻射傳遞而導致過熱。

3、PCB板設計合理，PCB板提供了一種散熱方式，在設計中應該更多的考慮散熱方式。例如增加主電路的銅面積，降低印刷電路板上元件的密度，提高模塊的散熱面積和通道。

4、對于封裝尺寸和散熱面積較大且功率相同的電源，如果可能，請選擇較大的封裝和散熱面積較大的散熱器，或者使用散熱膏將電源模塊外殼與機箱連接起來。這樣，模塊具有更大的散熱面積，使得散熱更快，內部溫度更低，并且電源的可靠性自然更高。

5、匹配設計、安全設計，電源的輸入接線應盡可能保持平直，以免形成環形天線吸引外部輻射干擾。同時，根據UL60950的安全要求，輸入線和輸出線需要保持適當的距離，以避免耐壓失效。此外，電源底板下禁止布線，尤其是信號線，電源變壓器的電磁線會干擾信號。應注意一次電源和二次電源之間以及電源和系統工作頻率之間的倍頻錯開，以避免它們之間的系統匹配問題。

ACDC電源模塊的可靠應用需要電源制造商提供高質量的電源，以及工程師合理的應用設計。只有兼顧設計和應用，才能最終獲得可靠的供電系統。

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