如何为应用选择合适的电源模块？要注意什么？

电子工程师的日常工作会经常和电源电路打交道，尤其是电源结构，但许多刚开始接触这行的人对此知之甚少。因此，吉事励主要带大家了解直流稳压电源电路的工作方式、结构及原理。

直流稳压电源是指为负载提供稳定的连续电源的电子设备。大多数供电电源是交流电源，当交流电源的电压或负载发生变化时，电压调节器的直流输出电压将保持稳定。

一、直流稳压电源按工作模式可分为：

1、可控整流类型，通过改变晶闸管的导电时间来设置输出电压。

2、斩波类型，不稳定直流电压输入来更改开关电路的通断比，以获得单向直流，然后进行滤波以稳定直流电压。

3、变换器类型，不稳定的直流电压首先由逆变器转换为高频交流，然后转换、校正和滤波。从新接收的直流输出电压中选择样品，逆变器的工作频率由反馈控制，以实现稳定的直流输出电压目标。

虽然滤波后的输出直流电压的平滑度良好，但稳定性仍然相对较低。经过滤波后的电源，直流电压必须稳定，以满足电子设备的要求。

二、直流稳压电源的结构和功能

1、变压器：将主电压U1交流转换为适合负载的交流电压U2。

2、整流电路：将交流U2正弦波电压的单向转换为脉冲电压U3。

3、滤波电路：通过高谐波U3过滤获得更平滑的表面张力U4。

4、电压稳定电路：使输出电压不受电网波动和负载变化的严重影响，从而保持UO直流输出电压的高稳定性。

直流电压控制电路的构造原理：

变压器将交流220V主电压转换为所需的交流电压值，然后将交流电压转换为单向直流电压，通过整流器，脉冲元件通过滤波电路进一步降低，使输出电压波形平稳。

校正和滤波后，交流变为直流，直流输出电压的稳定性通过电压稳定电路自动保持稳定。

电源电路的设计原理往往需要专业人员来辨别区分，但市场上电源模块大致分为裸板和灌封。

裸板式电源模块：裸板比灌封更加直观明了，可以从表面查看电子元器件的布局合理有序、焊锡灯美观等。

灌封式电源模块：这种电源模块我们无法看到内部情况，但是由于其元器件没有裸露在外面，因此在安全性和性能指标方面更好。2、电源模块是电解电容还是陶瓷电容

(1)电解电容器和整体式电解电容器可以使用硫酸作为绝缘介质，大容量是小体积，带有+符号，通常用于低频交联和旁路滤波器中，介子损耗大。

(2)陶瓷电容器包括陶瓷介电电容器，陶瓷电容器，陶瓷管式电容器和陶瓷半变量电容器。主要是无极性，良好的介电材料和容量不能太大，广泛应用于高频电路。3、观察电源模块的变压器元器件

决定功率，耐高温性等的是变压器。变压器负责完成AC-DC，并且在能量过载时炸锅饱和。

4、观察电源模块的芯片组件电源的核心是IC，就像电源的大脑一样，IC的质量直接影响电源的参数。

5、抽查电源模块的高温老化测试情况无论对产品材料和生产过程的控制程度如何，都需要检查其老化情况。电子元件和变压器的材料检查很难管理，因此可以通过整个批次的电源老化和高温抽检来检查一批电源的质量稳定性以及材料是否存在安全隐患。

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。那么选择电源模块要注意什么?

一、额定功率

从理论上说，选择模块时，功率是越大越好，这样就可以保证系统更高要求的运行。但越大的功率，体积往往也越大，成本也会大幅的增加。所以设计在选择电源模块时，最好是选择产品的工作功率维持在所用电源模块的30-80%为宜，因为对于一般模块而言，这个功率范围内，模块电源的各项性能发挥都比较稳定可靠，更有利于模块的长期运行。选择过大的功率产品，会造成浪费;选择刚刚好或过小的功率，则容易引起负载过重，轻者系统不稳定，重则会烧毁元件。虽然说目前有一些电源模块产品是可以超载使用的，但也只能是当应急之用，并不提倡长期这样使用。当然，这个要根据不同的产品，不同的要求而定，可根据自己的产品特点和需求考虑，选择最适当的电源模块。

二、封装形式

电源模块的封装形式有多种多样，常用的产品有一部分是符合国际标准的，也有很多是非标准的产品。而且同一个公司的产品，相同功率也会有不同的封装形式;相反，相同的封装也会有不同的功率，这个可以根据自身产品的要求，合理的选择封装。一般考虑三点：

功率确定的前提下，在满足产品的散热要求，封装尺寸尽可能的小，这样更利于产品的体积控制，也可以将空间留给更重要的部件。当然，如果说体积不是很重要的情况下，为了让产品更有份量，也可以选择尺寸大一点，也可以得到更优的散热效果。

尽量选用国际标准的产品。因为这些产品经过大量的使用和验证，都是比较成熟的产品，从而减少产品开发的风险。而且后期出于某些原因，想更换其他牌子的相同标准的产品也更容易。

最好具有扩展性，以便于后期的扩容和升级。比如同一封装，后期由于产品的升级，可以更换功率更大的但尺寸和封装还是保持不变的，这样可以快速的完成产品的升级。所以可以看出，封装形式也是根据自己的需要进行考虑。

特别对于一些有自身特点的产品，可以要求厂家进行独立的开发，以满足自己产品的要求，也可以从一定程度上预防人家对产品进行抄袭，保护自己的产品。然后在使用中不断改进，使电源产品越做越好。以稳固得电子的电源模块产品为例，产品系列覆盖国际标准，非标准，用户定制等多种封装形式，产品工作也相当稳定，可以满足用户的不同的需求。

三、温度范围与工作环境

目前电源模块的分类主要为商用级、工业级和军用级，不同的等级对环境，比如工作温度，震动，湿度，粉尘等要求。所以在选择模块产品时，要充分考虑产品所处的环境，如果选择不当，会影响使用。对于这方面的要求，用户应该认真对待，如有特殊要求的，要向稳固得的技术工程师询问清楚，以防影响工作的进程。可以有两种选择方法：一是根据使用功率和封装形式选择，如果在体积(封装形式)一定的条件下实际使用功率已经接近额定功率，那么模块标称的温度范围就必须严格满足实际需要甚至略有裕量。二是根据温度范围来选，如果由于成本考虑选择了较小温度范围的产品，但有时也有温度逼近极限的情况，怎么办呢?降额使用。即选择功率或封装更大一些的产品，这样"大马拉小车",温升要低一些，能够从一定程度上缓解这一矛盾。降额比例随功率等级不同而不同，一般50W以上为 3~10W/℃。总之要么选择宽温度范围的产品，功率利用更充分，封装也更小一些，但价格较高;要么选择一般温度范围产品，价格低一些，功率裕量和封装形式就得大一些。应折衷考虑。

其他特殊的要求，则可以联系工程师，为你的产品使用环境进行确认。

四、工作频率

一般来说工作频率越高，输出纹波噪声就更小，电源动态响应也更好。但是对元器件尤其是磁性材料的要求也更高。一般模块电源的开关频率是在300kHz以下，甚至更低。所以要求高的场合需要选择更高开关频率的产品。

五、隔离电压

一般场合使用对模块电源隔离电压要求不是很高，但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。

六、故障保护功能

即在模块电源外部电路出现故障时模块电源能够自动进入保护状态而不至于永久失效，外部故障消失后应能自动恢复正常。模块电源的保护功能应至少包括输入过压、欠压、软启动保护;输出过压、过流、短路保护，大功率产品还应有过温保护等。

宽输入电压2:1(最高：最低) 转换效率典型84% 宽工作温度范围：-40~85℃ 阻燃符合UL94-V0要求(只限塑壳) 输入与输出隔离电压：1500Vdc 输出短路、过流保护(自动恢复) 铜外壳(E7)/塑料外壳(E2) 输出电压精度：主路±1%,辅路±3% 纹波及噪声(20MHz,标称输入电压)：： Vo≤5.0V, ≤50mVp-p; Vo≥48V, ≤180mVp-p; Other, ≤100mVp-p 产品质保5年 输出电压3.3-48VDC之间任意电压都可生产。

七、功耗和效率

输出功率一定条件下，模块损耗P耗越小，则效率越高，温升就低，寿命更长。除了满载正常损耗外，还有两个损耗值得注意：空载损耗和短路损耗(输出短路时模块电源损耗)，因为这两个损耗越小，表明模块效率越高，特别是短路未能及时采取措施的情况下，可能持续较长时间，短路损耗越小则因此失效的机率也大大减小。当然损耗越小也更符合节能的要求。