電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)出(chu)現(xian)

，將(jiang)嵌(qian)入(ru)式(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)從(cong)繁(fan)重(zhong)的(de)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong)解(jie)脫(tuo)出(chu)來(lai)。但(dan)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)種(zhong)類(lei)繁(fan)多(duo)
，我(wo)們(men)在(zai)日(ri)常(chang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)該(gai)如(ru)何(he)考(kao)慮(lv)選(xuan)型(xing)呢(ne)?

在日趨激烈的市場競爭中，產品的快速設計與開發無疑已經成為領先致勝、快速占領商機的必要條件。在項目經理的“鞭策”和he項xiang目mu周zhou期qi越yue來lai越yue短duan的de普pu遍bian情qing況kuang下xia，模mo塊kuai化hua開kai發fa，平ping台tai化hua開kai發fa，方fang案an引yin用yong式shi開kai發fa模mo式shi已yi經jing被bei越yue來lai越yue多duo的de係xi統tong設she計ji人ren員yuan和he硬ying件jian工gong程cheng師shi接jie受shou使shi用yong。

圖1 模塊化設計產物——模塊化手機

任ren何he一yi個ge電dian子zi產chan品pin的de開kai發fa，都dou逃tao不bu開kai電dian源yuan的de設she計ji。如ru果guo將jiang產chan品pin比bi作zuo人ren，那na麼me電dian源yuan就jiu好hao比bi一yi個ge人ren的de心xin髒zang，心xin髒zang的de健jian康kang與yu否fou，關guan乎hu到dao人ren的de生sheng死si存cun亡wang。同tong樣yang，電dian源yuan的de設she計ji優you劣lie，輕qing則ze影ying響xiang整zheng個ge產chan品pin的de性xing能neng
，重zhong則ze影ying響xiang整zheng個ge項xiang目mu的de成cheng敗bai。而er電dian源yuan設she計ji

，又you以yi其qi專zhuan業ye程cheng度du高gao，調tiao試shi周zhou期qi長chang
，故gu障zhang排pai查zha難nan等deng特te點dian，讓rang“攻城獅”們深惡痛絕。

在此等大背景下
，模塊電源應運而生，為“攻城獅”們帶來了福音。其中DC/DC電源模塊又以其體積小巧、性能優異、使用方便

、綜合成本低等顯著特點，在通信、網絡、工控
、鐵路等領域得到廣泛的應用。

那麼，在型號繁多，參數各不相同，品牌眾多的電源模塊中，怎樣篩選出既合適
，性價比又高的DC/DC電源模塊呢?一般標準選型方法大家都比較熟悉，這次我們講點不一樣的

，講講嵌入式係統設計時DC/DC電源模塊選型時比較容易糾結的幾個問題。

一、隔離or非隔離?

“這部分電路到底需不需要隔離?”這基本上是每一個嵌入式係統工程師都會思考的問題。

conggelidemudelaishuo，keyijianggelifenweianquangelihezaoshenggeliliangdalei。youyuqianrushixitongdeyingyongguangfanxing，zaiyingjianshejizhong
，jingchanghuiyudaoduodianyagongdian
，shumohunhe

，gaosudisuxinhaotongbandengfuzadeqingkuang，chulishaoyoubushen，jiuhuiyinruganrao，qingzejiangdichanpinxingneng
，zhongzeganraotongxinshenzhiyinqixitongzhongqi、癱瘓等。此時
，隔離就顯得尤為重要，在嵌入式係統的設計中
，一般都會選擇使用隔離電源模塊對PCB不同區塊進行隔離供電，從最大限度上減少噪聲幹擾

，提高係統穩定性。

圖2 致遠電子3W寬壓隔離電源模塊

另外
，在含有工業總線的嵌入式係統中，常常會麵臨浪湧
、電弧幹擾
、雷(lei)擊(ji)等(deng)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)將(jiang)總(zong)線(xian)部(bu)分(fen)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)安(an)全(quan)隔(ge)離(li)。隔(ge)離(li)不(bu)僅(jin)能(neng)消(xiao)除(chu)接(jie)地(di)環(huan)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)
，還(hai)能(neng)阻(zu)隔(ge)外(wai)界(jie)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)通(tong)過(guo)總(zong)線(xian)進(jin)入(ru)核(he)心(xin)係(xi)統(tong)

，保(bao)證(zheng)核(he)心(xin)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)的(de)作(zuo)用(yong)。

二
、性能VS 成本?

“性能”和“成本”是一對相愛相殺的冤家，讓多少工程師麵臨兩難的選擇，多少辛辛苦苦做的方案
，由於成本問題不得不放棄。是為了性能不顧成本?還是為了成本犧牲性能?怎樣平衡性能和成本
，這是在產品設計中亙古不變的話題。

圖3 性能和成本之爭

對於同樣輸入輸出電壓的DC/DC電源模塊來說，輸出功率和工作溫度範圍是影響其成本的主要因素。電子器件工作溫度範圍一般分為：商業級(0~70℃)

、工業級(-40~85℃)、車規級(-40~105℃)、軍品級(-55~125℃)等。由於溫度等級不同，對材料和製造工藝的要求不同，模塊成本就相差很大了。

如果在體積(封裝形式)yidingdetiaojianxiashijishiyonggonglvyijingjiejinmokuaiedinggonglv
，namemokuaibiaochengdewendufanweijiubixuyangemanzushijishiyongxuqiushenzhilveyouyuliang。ruguoyouyuchengbenkaolvxuanzelejiaoxiaowendufanweidechanpin，shijishiyongwenduyijingbijinmokuaijixianwendudeqingkuang，zenmebanne?這時可以采用降額使用的辦法，即選擇功率或封裝更大一些的產品，這樣“大馬拉小車”，溫升低，能夠從一定程度上緩解這一矛盾。

總之要麼選擇寬溫度範圍的產品
，功率利用更充分，封裝也更小一些
，但價格較高;要麼選擇一般溫度範圍產品，價格低一些，功率餘量和封裝形式就得大一些。到底怎樣選擇，就需要根據實際的情況，綜合考慮了。

三
、功率餘量留多少?10%、20%、還是30%?

“設計餘量”，yigerangrenyouaiyouhendezhibiao。yuliangshejidebenzhishiyufangyiwai，tasuiranyupinzhiwuguan
，danyuliangshejibuzu，huicunzaizhiliangwentideyinhuan
，yuliangshejiguoda
，youhuizaochengchengbendeshenggao。

由(you)於(yu)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)的(de)廣(guang)泛(fan)性(xing)，負(fu)載(zai)也(ye)具(ju)有(you)多(duo)樣(yang)性(xing)，有(you)的(de)是(shi)阻(zu)性(xing)負(fu)載(zai)
，有(you)的(de)是(shi)感(gan)性(xing)或(huo)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)，有(you)的(de)負(fu)載(zai)較(jiao)穩(wen)定(ding)
，有(you)的(de)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)較(jiao)大(da)
，有(you)的(de)甚(shen)至(zhi)還(hai)會(hui)有(you)空(kong)載(zai)

、或滿載、或瞬間負載變大、或瞬間負載跌落的情況發生，這給確定電源模塊的功率等級造成一定的難度。

圖4 嵌入式開發應用廣泛

一般情況下，負載電流的大小是決定功率的關鍵因素，為考慮到嵌入式係統設計的穩定性和抗意外能力
，建議根據實際情況
，最小預留20%的設計餘量，既實際使用中最大功率不超過電源模塊額定功率的80%，zaizhegegonglvfanweineidianyuanmokuaigefangmianxingnengfahuidoubijiaochongfenerqiewendingkekao。ruguoyuliangtaida，zaochengziyuanlangfei，ruguoyuliangtaixiaozebuliyuwenshenghekekaoxing。

對(dui)於(yu)波(bo)動(dong)較(jiao)大(da)的(de)負(fu)載(zai)
，設(she)計(ji)應(ying)當(dang)滿(man)足(zu)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)不(bu)超(chao)過(guo)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)最(zui)大(da)承(cheng)受(shou)範(fan)圍(wei)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)，再(zai)根(gen)據(ju)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)的(de)頻(pin)率(lv)，適(shi)當(dang)的(de)加(jia)大(da)設(she)計(ji)餘(yu)量(liang)的(de)方(fang)法(fa)，盡(jin)量(liang)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)。

四、隔離電壓越大越好?

隔離電壓，是隔離型DC/DC電源模塊的一個重要指標，一般分1000VDC、1500VDC

、2000VDC、3000VDC、6000VDC等規格，是指在一定時間內(通常是1秒)電源模塊所能承受的、shijiazaishuruduanheshuchuduanzhijiandezuigaodianya。gelidianyadengjiyuegao，dianyuanmokuaineibudebaohuqijianheshejigongyiyaoqiujiuyuegao，conggenbenshangjiang
，jiushichengbenyuegao。namezenyangxuanzeheshidegelidianyane?

電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)，需(xu)要(yao)根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)來(lai)選(xuan)擇(ze)。一(yi)般(ban)場(chang)合(he)使(shi)用(yong)對(dui)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)要(yao)求(qiu)不(bu)是(shi)很(hen)高(gao)
，但(dan)是(shi)更(geng)高(gao)的(de)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)具(ju)有(you)更(geng)小(xiao)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)，更(geng)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)，並(bing)且(qie)EMC特性也更好一些，加之嵌入式係統核心器件集成度高，封裝小，相對比較脆弱
，因此一般應用業界，普遍的隔離電壓水平為1500VDC或以上。但在一些特殊的行業，比如醫療
，戶外通信基站，高壓電力等，對電源模塊的隔離度要求則更高。

在(zai)科(ke)技(ji)高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)當(dang)下(xia)，產(chan)品(pin)快(kuai)速(su)開(kai)發(fa)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)常(chang)態(tai)化(hua)，嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)強(qiang)大(da)的(de)處(chu)理(li)能(neng)力(li)，弱(ruo)化(hua)了(le)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)，將(jiang)大(da)量(liang)的(de)工(gong)作(zuo)交(jiao)給(gei)了(le)軟(ruan)件(jian)。標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)硬(ying)件(jian)平(ping)台(tai)，標(biao)準(zhun)的(de)接(jie)口(kou)，豐(feng)富(fu)的(de)驅(qu)動(dong)，使(shi)產(chan)品(pin)快(kuai)速(su)成(cheng)型(xing)推(tui)向(xiang)市(shi)場(chang)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。在(zai)越(yue)來(lai)越(yue)緊(jin)湊(cou)的(de)項(xiang)目(mu)周(zhou)期(qi)下(xia)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)已(yi)經(jing)強(qiang)烈(lie)的(de)認(ren)識(shi)到(dao)：正確合理地選用DC/DC電源模塊，不但可以省去電源設計
、調試方麵的麻煩
，而且可以提高整體係統的可靠性和設計水平，更重要的是，縮短了整個產品的研發周期。




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