模塊電源的工作原理及選擇

模塊電源主要有AC/DC轉換和DC/DC轉換兩種，封裝形式多種多樣，小功率產(chǎn)品采用外殼密封，外形小巧。工作原理根據調整管的工作狀態(tài)，我們常把穩壓電源分成線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源，線(xiàn)性穩壓電源是指調整管工作在線(xiàn)性狀態(tài)下的穩壓電源。而在開(kāi)關(guān)電源中則不一樣，開(kāi)關(guān)管（在開(kāi)關(guān)電源中，我們一般把調整管叫做開(kāi)關(guān)管）是工作在開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)下。

開(kāi)關(guān)電源具有效率高，重量輕，可升壓、降壓，輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。但是由于電路工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以噪聲比較大。簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)降壓型開(kāi)關(guān)電源的工作原理：在開(kāi)關(guān)閉合期間，電感存儲能量，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，負責給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續流二極管。在實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān)K由三極管或場(chǎng)效應管代替。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流很小，當開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電壓很小，所以發(fā)熱功率U×I就會(huì )很小。這是開(kāi)關(guān)電源效率高的原因。

在DC/DC電源模塊結構中關(guān)鍵的元器件有：脈寬調制器（控制轉換效率）、光電耦合器（輸入與輸出隔離，防止前后級干擾，并傳遞取樣信息給PWM，保持輸出電壓的穩定）、VDMOS（功率轉換部件，使用其良好的開(kāi)關(guān)特性提升轉換效率）和肖特基二極管（整流以及濾波， 是功率輸出的關(guān)鍵部件）。

DC-DC模塊電源是用開(kāi)關(guān)電源實(shí)現的，有降壓和升壓兩種，下面說(shuō)說(shuō)降壓型。給DC-DC輸入10V，DC-DC內部有個(gè)振蕩器和斬波模塊，比如在一個(gè)時(shí)間段允許10V通過(guò)，另一時(shí)間段內不允許10V通過(guò)（等于0v）。而在輸出端有一個(gè)電容進(jìn)行濾波，只要電容充裕大，其結果就等于將中間的那個(gè)脈沖波形進(jìn)行微積分，而輸出一個(gè)5V的直流波形。這個(gè)降壓相對于穩壓模塊來(lái)說(shuō)，更大限度地提防了電能在降壓模塊上面的消耗，而且內部震蕩部分控制其占空比就能改變輸出電壓大?。ㄔ?/span>10V范圍內），使其輸出能恒定（比如某個(gè)DC-DC規定輸入范圍是6V到16V，輸出5V，只要是在這個(gè)輸入范圍內，輸出都是5v。誤差只有零點(diǎn)零幾伏，而穩壓模塊的輸出則和輸入電壓有一定的線(xiàn)性關(guān)系，輸入7V的輸出電壓和輸入14V的輸出電壓差得比較大）。

從效率上說(shuō)，DC-DC的效率普遍要遠高于LDO，這是其工作原理決定的，而LDO只有降壓型。 其次，DC-DC模塊電源因為其開(kāi)關(guān)頻率的原因導致其電源噪聲很大，遠比LDO大的多。當思考到比較敏感的模擬電路時(shí)，就要犧牲效率為確保電源的純凈而挑選LDO。LDO所需要的外圍器件簡(jiǎn)單，占面積小，而DC-DC一般都會(huì )要求電感、二極管、大電容，有的還會(huì )要MOSFET。特別是Boost電路，需要思考電感的最大工作電流，二極管的反向恢復時(shí)間，大電容的ESR等等，所以從外圍器件的挑選來(lái)說(shuō)比LDO復雜，而且占面積也相應的會(huì )大很多。

在選擇模塊電源時(shí)，首先應確定電源的類(lèi)型，再由額定功率、封裝形式、溫度范圍及降額使用、工作頻率、隔離電壓、故障保護功能、功耗及效率、平均無(wú)故障時(shí)間、認證證書(shū)等等來(lái)選擇。不同廠(chǎng)家的封裝是不一樣的，更換的話(huà)系統線(xiàn)路板設計也要更改，或者選擇國際標準的封裝，產(chǎn)品升級或更改，可大大節省時(shí)間。

模塊電源有單路、多路之分。單路電源模塊的性能和指標相對于雙路的性能指標較高，尤其是負載調整率。雙路電源模塊在等比例負載時(shí)，輸出電壓受負載的影響比較小，如果負載偏斜則對輸出電壓的影響較大，因此如要求雙路輸出電壓較高或輸出電壓對稱(chēng)性好時(shí)也可用兩組相同的單路電源組成，或選用特型電源，以提高輸出電壓。在主副路控制的電源中，為了使各副路有相應的電壓，應使主路有一定的負載（如≥10%的額定負載），在選用時(shí)應注意。

主要還是根據自身供電需求選擇合適的電源架構，再看使用環(huán)境、負載、性?xún)r(jià)比及其它參數要求，選擇合適的模塊電源。合理設計電路，盡可能發(fā)揮其最佳性能。