隨著我國電子工業(ye) 的不斷發展,各個(ge) 行業(ye) 對各種工業(ye) 級產(chan) 品的質量、技術等要求也都在不斷地提高,要實現產(chan) 品在質量、性能等方麵的提升等方麵,就要對產(chan) 品進行技術創新,因此技術創新成為(wei) 了企業(ye) 發展的首要問題。在工業(ye) 控製行業(ye) ,一般多采用24V總線電源,其電壓變化範圍較大,若在距離較遠的情況下可能達到30%的變化甚至更高,如果在產(chan) 品中沒有采取一些安全措施及保護電路而直接將電量引入控製芯片做為(wei) 產(chan) 品的前級電源,會(hui) 因電路中的電壓波動和幹擾會(hui) 對係統造成很大的影響。究其關(guan) 鍵,首先是要從(cong) 產(chan) 品的供電部分(即電源)做起。
清華微電子推出高頻管分立器件裸片,已做到9G截止頻率。如采用傳(chuan) 統的線性電源做為(wei) 產(chan) 品的內(nei) 部電源,無論是從(cong) 體(ti) 積、輸出電壓精度,還是轉換效率,都遠不能滿足高可靠性、高穩定性,提倡節能降耗,安全第一的新世紀主題。
鑒於(yu) 此種情況,我們(men) 對現有電源產(chan) 品進行深入研究,發現其主要問題是:產(chan) 品尺寸大、啟動電流大、低壓失控、輸出精度低等問題。針對這一係列問題,MORNSUN公司不斷努力,對模塊電源從(cong) 電路設計、製造工藝,到檢測等項目進行全線創新 ,現推出了1W、3W、5W、10W等不同功率的寬電壓模塊電源,其輸入電壓有5(4.5~9)VDC、12(9~18)VDC、24(18~36)VDC、48(36~72)VDC四種,輸入電壓變化範圍達2:1,轉換效率高達85-89%,並且滿足工業(ye) 級-40~~+85℃的工作條件下滿負載長期工作,可抑製電磁幹擾和消除接地環路,保護係統電路免受外部網絡影響,同時可以降低功耗,簡化電路。其具體(ti) 應用如圖所示。

圖1 DC/DC在一般電路中的應用
MORNSUN模塊電源產(chan) 品應用於(yu) 工控係統的優(you) 勢在於(yu) 在電路設計方麵,采用軟啟動技術,實現啟動電流僅(jin) 為(wei) 1~1.3倍於(yu) 工作電流。同時我們(men) 通過優(you) 化電路設計,解決(jue) 了當輸入電壓變得很低時,輸出電壓遠遠低於(yu) 正常輸出電壓值的問題。當輸入電壓很低時,輸出電壓仍保持基本正常的電壓值。另外,為(wei) 滿足一些對EMI要求較高的應用領域,MORNSUN公司還開發了采用金屬屏蔽封裝的寬電壓輸入係列模塊電源。在工藝方麵,產(chan) 品采用了先進的微點焊技術,解決(jue) 了產(chan) 品的斷絲(si) 、漏焊等問題,部分產(chan) 品實現無鉛工藝,滿足國際RoHS指令要求,引領環保新概念。在品質方麵,由資深品質工程師管控來料及產(chan) 品整個(ge) 生產(chan) 流程,同時考慮到模塊電源對係統設備的影響程度較大,我們(men) 對產(chan) 品進行老化測試,以避免模塊電源在使用中發生故障,保障產(chan) 品達到恒定的可靠性(平均無故障時間均>350萬(wan) 小時)。
在工控行業(ye) 中,考慮到其工作環境有可能在戶外或是高電壓高磁場等環境,有可能存在脈衝(chong) 浪湧或遭遇突如其來的雷擊等情況,單單采用模塊電源進行隔離保護,會(hui) 略顯不足。為(wei) 了更好地保護DC/DC電源模塊及後級電路,現以MORNSUN公司的寬電壓產(chan) 品WRB2405P-3W(Vin:18-36V, Vout:5V/3W,隔離1000VDC)為(wei) 例,提出以下防護方案以供參考:
方案一 共模幹擾電路中的一些共模幹擾,我們(men) 可以考慮在模塊的輸入端采用共模扼流圈FILTER2進行抑製(MORNSUN公司有此配套產(chan) 品),如圖2所示。

圖2 DC/DC在對微波噪聲要求較高場合中的應用
采用共模扼圈可以很大程度上抑製共模信號的幹擾,一方麵可防止前級電源對模塊電源的幹擾,另一方麵又可隔斷模塊電源由於(yu) 自身產(chan) 生的噪聲對前級電路的影響。另外,對於(yu) 較高要求的場合可在輸入輸出端加上濾波網絡LC,如圖2:可有效地對模塊的噪聲紋波進行抑製。但是要注意的是對其濾波電路參數的選擇一定要適當,特別是輸出電容值C2一定要避免過大,以防止模塊啟動不良或損壞(寬電壓模塊一般建議采用100uF、定電壓一般建議不超過10uF);對於(yu) L1/L2建議選用幾十uH,要注意避免太大,以防止引起振蕩,同時還要考慮不要與(yu) 模塊產(chan) 生諧振。
方案二 高電壓脈衝(chong) 衝(chong) 擊
輸入端有時還存在有高電壓脈衝(chong) 衝(chong) 擊的可能,以及對幹擾較強或EMC要求較嚴(yan) 格的電路,應考慮在輸入端加上自恢複FUSE及TVS管進行一級防護,使得有效地將過高的脈衝(chong) 幹擾電壓鉗製在模塊可承受值範圍之內(nei) ,並在輸出端也增加共模扼流圈FILTER2或安規電容。如圖3示:

圖3 DC/DC在對抗幹擾要求較高場合中的應用; 但要注意的是,對於(yu) TVS管的選擇一定要根據不同場合來選擇相應功率和電壓值,這樣才能有效的防止由於(yu) 瞬間強烈幹擾所造成的影響。如TVS管選擇的電壓值過低將會(hui) 影響模塊的正常工作,電壓值選得過高,又將會(hui) 對電源模塊及後級電路起不到安全保護的作用。另外,對於(yu) 有長期脈衝(chong) 衝(chong) 擊時,還要考慮持久過壓過流鉗製電路保護。安規電容C3值建議選用47-100pF,耐壓值的選擇應≥隔離電壓值(1000、3000.6000VDC)。
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