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模块电源的特点及分类

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kaokaohe
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LV6
高级工程师
  • 2021-1-19 13:54:41
模块电源是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,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。,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供电。大功率模块开关电源的损耗主要有高频开关损耗、高频变压器损耗、整流损耗和线路传导损耗4部分。而在低电压大电流输出的应用场合,整流损耗和线路传导损耗占有较大的比重,输出电压越低,输出电流越大,则整流损耗和线路传导损耗占模块开关电源总损耗的比重越大。一般来说,模块电源被称为负载点(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于采用模块式结构,优点甚多,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通信、微波通信及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等领域。
1.模块电源的特点及常用技术指标
(1)模块电源的特点
模块电源具有以下特点:
①设计简单。在设计系统电源时,只需一个模块电源,配上少量分立组件,即可构成高可靠、高性能的系统电源。
②缩短开发周期。模块电源一般备有多种输入、输出选择,在设计中可以重复叠加或交叉叠加构成积木式组合电源,实现多路输入、输出,大大缩减了样机的开发时间。
③变更灵活。产品设计如需更改,则只需更换或并联另一合适的模块电源即可。
④技术要求低。模块电源一般配备标准化前端、高集成模块化组件,因此使系统电源更简单。
⑤模块电源有集热衬、散热器和外壳三位一体的结构形式,可实现模块电源的传导冷却方式,使模块电源的温度值趋近于最小值。
⑥质优可靠。模块电源一般均采用全自动化生产,并配以高科技生产和测试技术,因此品质稳定、可靠。
⑦用途广泛。模块电源可广泛应用于航空航天、机车舰船、军工兵器、发电配电、邮电通信、冶金矿山、自动控制、家用电器、仪器仪表及科研实验等社会生产和生活的各个领域,尤其是在高可靠和高技术领域发挥着不可替代的重要作用。
(2)模块电源的常用技术指标
模块电源的常用技术指标有最大输出功率、输出电压精度、源电压效应、负载效应、温度系数、输出纹波与噪声、输入反射纹波电流、输入共模噪声电流、输出电压调节范围、保护特性及工作效率等。
模块电源的损耗
大功率模块电源的损耗主要有高频开关损耗、高频变压器损耗、整流损耗和线路传导损耗。在低电压大电流输出的应用场合,输出电压越低,输出电流越大,则整流损耗和线路传导损耗占模块电源总损耗的比重越大。
(1)整流二极管的损耗
传统的整流电路均采用二极管整流,而在低电压输出条件下一般采用肖特基二极管整流。肖特基二极管和其他整流二极管相比具有开关速度快、正向电压降低等优点。但是肖特基二极管的正向电压降和整流输出电流的大小有关,整流输出电流越大,则正向电压降越大,有时可能高达0.5~0.6V或更大,肖特基二极管的反向漏电流也较大。
降低整流损耗的解决方案是采用同步整流技术。同步整流技术利用导通电阻小、低耐压的场效应管(MOSFET)来代替普通整流二极管。由于同步整流MOSFET具有导通电阻低(一般只有几mΩ)、阻断时漏电流小、开关工作频率高的特点,可以极大地减小电源整流部分的功耗,使系统电源的工作效率明显得到提高,但是在具体应用中,同步整流的实现要比二极管整流复杂。在开关电源的低电压大电流输出应用场合,同步整流技术有着很好的应用前景。
(2)磁性元器件的损耗
变压器损耗也是模块电源损耗的重要部分。变压器损耗主要有铁损和铜损。铁损是指由变压器的材料、形状、工艺结构等有关因素引起的高频损耗。铜损是指由变压器绕组线路引起的传导损耗。为了减小铁损,变压器应选择高频特性好、高频损耗小、磁心结构形状合理、结构紧凑的磁心材料。
同时,为了减小模块电源的体积,就要提高模块电源的开关工作频率,如果提高到500kHz左右或更高,则普通磁心材料的损耗很大,磁心很容易因过热而磁饱和,以至于无法正常工作,所以模块电源必须选用磁特性优良的高频磁心材料。
磁性元器件的尺寸大小和开关工作频率有密切的关系。在磁性元器件允许的工作频率范围内,磁性元器件的尺寸和开关工作频率成反比,要想减小模块电源高频开关变压器和电感等磁性元器件的体积,就需提高开关工作频率。同时,模块开关电源中高频开关变压器绕组的设计也很重要,高频开关变压器的绕组不仅对铜损有影响,而且关系到高频开关变压器绕组间的耦合,对高频开关变压器的铁损也有影响,高频开关变压器的设计和制作对模块开关电源的工作性能有很大的影响

来源:搜狐网

讨论问题:
模块电源和开关电源各有哪些特点?

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