4、DC-DC模块电源的保护技术 

　　4.1输入过欠压保护 

　　为了防止电源模块的输入电压在超出正常范围时损坏模块,模块绝大多数具有输入过欠压保护,大功率电源的输入欠压保护尤其重要.这是由于电源模块的效率基本上是恒定(在恒定负载的条件下,效率随输入电压只有很小变化),随着输入电压的降低输入电流增大,如果输入供电电源的电压建立时间比较长,在模块没有欠压保护的条件下会使模块输出电压的建立时间较长,此时间与输入电压建立时间有关,这样会使用户电路在上电时工作在异常状态,有可能会引起故障或烧毁用户电路;而且在这种状态的情况下模块的输入电流较大、输入电压很低,很容易损坏电源模块. 

　　如果电源模块具备欠压保护功能,无论输入电压如何建立,只有在输入电压达到一定值时电源模块才启动工作,保证输出电压的建立时间不变.由于欠压保护有回差控制,保证了在开启和关闭时的稳定和可靠.即使输入端引线过长线压降过大,使电源在上电和掉电引起输入电压在欠压点附近的跌落和上升,也不会使输出产生异常.欠压保护的回差控制是保证输入开启电压高于关闭电压,一般情况开启电压高于关闭电压0.5Vdc--2Vdc左右,这与具体型号有关. 

　　4.2 输出限流和短路保护 

　　电源模块都具备输出限流和短路保护功能,当输出短路或过载状态消除后,输出可以自动恢复正常.输出过流点是模块内部设定的,使用者不能从外部改变.用户须注意在过热的条件下,如果长期工作在过载或短路状态下,电源模块有可能损坏,这取决于模块的壳温和散热条件及型号,尤其对没有过温保护的电源模块. 

　　输出短路和过载时电源模块的功耗是决定其能否长期工作于此种状态的主要条件.输出短路时绝大多数型号的电源模块工作在间歇模式,输入的平均功耗很低;输出过载时电源模块工作在限流方式,一般条件下限流保护点在120%标称输出电流附近,此时的输出功率最大,模块的功耗也很大,应注意避免长期工作于此状态,输出限流保护点的电流值会随输入电压而有些变化,一般情况下会随输入电压降低而减小,随输入电压升高而增大,不同系列的型号产品会有差异,在使用时须注意. 

　　4.3关于输出过压保护 

　　电源模块的输出过压保护采用了一个独立的反馈环路,一般的保护值是在标称输出电压的120%至140%.当过压检测电路发现输出端有过压,它给输入侧发出信号使模块关闭输出.但它不是锁存状态不需外部复位,模块在短暂的关闭输出之后再重新启动,输出电压在原边的软启动控制下重新建立.如果过压是外部产生的并已消失,模块将正常运行如果过压条件还持续,模块将再次关闭输出并重新启动,这样将维持在关闭和启动的重复状态.如果要求输出电压的波动较小,不允许上述情况,建议在外部加一个电压监测,通过模块的遥控端(Rem)来关闭输出.在大多数的应用情况下使用者都在输出加了一定容量的电容,模块的关闭与开启不会在输出引起太大的变化,输出电压基本上维持在过压门限附近. 

　　小功率的电源模块大多数在输出端并联稳压、吸收二极管之类的保护器件.出现过压时二极管可以吸收部分能量.如果过压维持时间过长,使二极管无法吸收,则二极管被击穿短路,使输出电压变得很低.此种保护是以模块的损坏为代价来保护用户设备的.输出过压保护门限值是模块内部设定的,不能用Trim端改变. 

　　4.4温度保护 

　　功率为50W以上的铝基板结构电源模块一般都有内部过温保护功能.当基板温度达到100℃-110℃时模块将关闭输出;当基板温度降回正常范围或95℃以下时模块将自动恢复正常输出,而不需要人工复位. 

　　5、关于电源模块的散热 

　　电源模块在工作时内部将产生热量,会使壳温上升,因此如何保证壳温在允许的范围内并使其温升尽可能低是提高其可靠性的关键,模块散热主要通过自然对流、强制风冷、安装散热器的方法,或其中几种的组合.对小功率的模块,设计时主要考虑自然散热,功率基本上是40W以下.在使用时主要考虑其安装环境,使其周围有对流的空间,使用功率有一定的降额,并在实际的最高环境温度下监测壳温.对40W以上或有散热器安装孔的模块,必须考虑强制风冷或安装散热器散热.基本方法是:先根据效率门计算出模块的耗散功率Pd=Pout/η-Pout,通过最高壳温Tc和要求的工作环境温度Ta,算出外壳到环境的热阻=(Tc-Ta)/pd,根据算出的热阻选择合适的散热器或风速,然后根据散热器与模块外壳的导热材料,必须把外壳至散热器的热阻也考虑进去.计算只是考虑散热的第一步,由于受众多因素的影响,在选定散热器与风速后必须对外壳温度进行验证,以便进一步的修正. 

　　6、关于电磁兼容 

　　几乎所有的电源模块内部都有丌型滤波器,但由于体积的限制其滤波效果比较有限.几乎所有品牌型号的电源模块在通过电磁兼容测试时都需要外加电容、滤波器或装置,这也是FCC和CISPR标准所允许的. 

　　电源模块的干扰主要有传导干扰和辐射干扰,传导干扰即有共模噪声,又有差模噪声,主要通过电源线传导,可以通过共模滤波器和丌型滤波器来抑制,具体见图14和图15说明. 

　　7、结束语 

　　上述是新型DC-DC模块串并联应用与实例介绍,而各个DC-DC模块其应用特性会有侧重或不同,设计时应根据要求作出选择.