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對于板載電源,與其說使用分立結構還是電源模塊,如何把電源用得恰到好處才是重點。下面來說下選擇電源模塊的好處。為了能更好的控制必要電路和搭載功能,工程師需要調整自身的設計以實現優化出更完善可靠的電源設計。
過去曾有一個時代分立結構在調校、功能、成本等方面更有優勢。但是近年來,電源模塊已經能滿足各種需求,輕易就能構筑簡單、靈活、高性能的電源電路。尤其在減少元器件數量、減小尺寸、提高可靠性都有優勢。在需要立馬上市的設備快速設計時,提升電源設計的起步效率,就變得非常重要了。
小型化是近年來電源重要的要求,采用開關方式可以使電源小型化。AC/DC轉換的基礎中,以AC適配器為例,能有助于理解其區別所在。在構成部件中,就數變壓器又大且重,但也開始朝小型化發展。二次側的DC/DC轉換電路,如果開關頻率高,電感和電容器就能縮小,進而達到小型化的效果。但會面臨到效率低落的問題,因此,模塊電源必須進行尺寸和效率的優化。加入控制IC的外圍功能,也能夠減少部件數量,削減安裝面積。如果控制IC已搭載多種保護功能,使用分立部件來構成,需要相當多的部件和空間。
電源模塊的效率提升是應對當前節能要求的最重要主題,待機時的功耗也是重要的改善項目,也已經采取了各種對策。開關DC/DC轉換器的效率可實現95%,AC/DC轉換器時,一次側的轉換效率實際上還有改善的余地。必須應對大功率PFC(改善功率因數),還必須追加電路和訣竅。為實現AC/DC轉換效率的提升,必須采用開關方式。要做到這一點,如前所述,例如100VAC的可濾波直接整流二極管和電容器,其后的近140V DC電壓必須可開關晶體管比如高耐壓部件。當然因此會有小幅成本上升。對此,隨著小體積與節能化要求的權衡作為重要考慮事項。
電源模塊除了保護功能外,對于電路可靠性來說,也是一項非常重要的功能。保護功能大致上分成輸入(過電壓、防止低電壓誤動作等)、輸出(過負載、短路、反向電壓和過電壓等)、溫度(熱關斷或周圍溫度上升等)。雖然電源電路不必具備每一項保護功能,但這些都是幾乎都是具備較佳、不可或缺的功能。前項已說明過,但由于必要的保護功能,幾乎都搭載在控制IC上,因此推薦積極利用控制IC。特別是AC/DC輸入來源為插座的AC,有時因為落雷而忽然出現大浪涌等可能性。電壓變高,連家用電流都高達30A~50A時,誰都能想象如果因此引發損壞,將會造成多大的損害。
電源模塊有許多認證和規范,和效率、待機功耗、安全相關的,噪聲相關要求符合EMI或EMC。電源模塊分全球通用、只有某些國家和地區使用等類,如果想將產品推廣至全球市場,就必須符合各個國家要求的規格。要注意,分立式如果想取得這些認證都必須先通過測試、調試,所要花的時間和費用以及人力相當可觀。