電源應(yīng)用指南(二)
二. 電源的合理應(yīng)用
1. 連接導(dǎo)線的尺寸
在選擇電源時,除了考慮輸出電壓、電流外,還應(yīng)重視負(fù)載連接導(dǎo)線的電阻.如圖1所示的是一個最簡單的電源應(yīng)用實(shí)例.一個帶有4安負(fù)載的5伏輸出電源,如果使用0.54米長的18#AWG銅導(dǎo)線來連接,連接回路的總電阻就應(yīng)為19.2mΩ(9.6 mΩ×2).在4A的負(fù)載電流下,連線上就產(chǎn)生了76.8mV的降壓,為輸出電壓5V的1.5%.如果電源自身的負(fù)載調(diào)整率為0.1%,那么由于連接導(dǎo)線的電阻,使負(fù)載調(diào)整率下降為1.6%.為減小連線電阻所造成的這種影響,應(yīng)該盡可能地縮短電源輸出端與負(fù)載間的距離,并增大連接導(dǎo)線的截面積.
連線電阻 #18AWG銅線
+5V 9.6mΩ



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圖1 簡單負(fù)載及連線電阻
對于大的負(fù)載電流,應(yīng)該在設(shè)計時就考慮到回路壓降以及其對負(fù)載調(diào)整率的影響.同樣,也應(yīng)該考慮印制板上大電流通路上的壓降.
2. 接觸電阻
當(dāng)電源輸出端與負(fù)載連接時,連線兩端的良好接觸很重要.在負(fù)載電流大的情況下,良好的接觸尤其重要.由于接觸不良而引起的數(shù)mΩ至十多mΩ的接觸電阻和太長或太細(xì)的不合適連結(jié)線一樣,會引起回路壓降過大和負(fù)載調(diào)整率變差.因此接觸點(diǎn)必須清洗,去除氧化層,大電流接觸點(diǎn)應(yīng)焊結(jié)或纏繞.
在合適的連線和接觸良好的情況下,一個調(diào)整率為0.1%的5V輸出,對應(yīng)空載到滿載,其電壓變化為5mV.而一個調(diào)整率為0.02%的12V輸出,對應(yīng)空載到滿載,其電壓變化為2.4mV.以上這些基本的數(shù)量概念可供參考.
3. 輸入保險絲要求
如圖2所示,保險絲應(yīng)安裝在各并聯(lián)模塊的輸入端,以防某一模塊出現(xiàn)輸入短路故障,將輸入母線短路.在出故障模塊的輸入保險絲熔斷所需時間內(nèi),其余模塊的輸入電壓將出現(xiàn)很大的波動,為此可在輸入端安裝阻斷二極管.在這段時間內(nèi),阻斷二極管將仍在正常工作的模塊與輸入直流母線隔離.另外阻斷二極管還可防止在輸入線接錯時,模塊承受反向電壓.但加入阻斷二極管的同時也要注意到使電壓增加了更多的損耗.一般保險絲規(guī)格應(yīng)按照模塊最低輸入電壓工作時的輸入電流選定,或選取1.5-2倍的額定輸入電流.如果模塊工作在一個比較寬的輸入電壓范圍內(nèi),保險絲應(yīng)該使用小于10mS的快速保險絲.
4. 輸入維持電容
在某一模塊出現(xiàn)輸入短路故障,或其它導(dǎo)致輸入母線電壓瞬間跌落的意外
時,安裝在模塊輸入端的維持電容,可在一定時間內(nèi)給模塊提供維持電壓.另





圖2(a)





圖2(b)
圖2 輸入保護(hù)電路
外還可吸收模塊輸入端的電壓尖峰.
為了滿足維持時間的要求,一般應(yīng)選用電解電容.對于300V輸入,200W輸出的模塊,最小的維持電容應(yīng)為30-50μF,而對于48V輸入的模塊必須使用上千μF的電容,選擇電容時,除考慮脈動電流和電壓外,應(yīng)選擇等效串聯(lián)電阻(ESR)小的電容.
以下為計算維持電容容量的近似公式:



其中
C維持=所需維持電容量(F)
Po=輸出功率(W)
V輸入母線=輸入母線電壓(V)
V輸入關(guān)斷=對應(yīng)該輸入電壓,模塊關(guān)斷.
I輸入平均=輸入平均電流(A)
T=維持時間(S)
η=模塊變換效率
5. 輸入瞬間過壓保護(hù)
如圖2(a)所示在電解電容前面可安裝一只瞬態(tài)抑制二極管或瞬態(tài)吸收器件(金屬一氧化物壓敏電阻),用作輸入瞬間過壓保護(hù).輸入電壓低時用二極管,高時用壓敏電阻.
6. Y電容器
為降低共模噪音,推薦安裝Y電容.如圖2(a)所示,Y電容的中心與模塊外殼及系統(tǒng)保護(hù)地相連接.
7. 輸出電壓微調(diào)(Trim)范圍
用戶可以通過在TRM端外接電阻器,使輸出電壓在額定值的約±10%的范圍內(nèi)微調(diào).外接電阻的數(shù)值一般在數(shù)十千歐至二百千歐間選擇.電源模塊的功率應(yīng)限制在最大額定輸出功率之內(nèi).如果輸出電壓高于其標(biāo)稱值,應(yīng)降低輸出電流,使之符合最大輸出功率的限制.
外接電阻的連接方法如圖 3所示.若只單方向調(diào)高(或調(diào)低)電壓亦可只在TRM 端對輸出負(fù)(或輸出正)一端加電阻.如果不用微調(diào)可將TRM端懸空.




圖3 輸出電壓微調(diào)外接電阻的連接方法
8. 遙測(外取樣)
遙測功能可使負(fù)載兩端的穩(wěn)壓精度保持在技術(shù)規(guī)范要求的范圍內(nèi).當(dāng)電源模塊與負(fù)載之間的距離遠(yuǎn),負(fù)載電流大,連接回路壓降大的情況下,可由檢測(Sense)端直接檢測負(fù)載兩端的電壓,來確保其穩(wěn)定精度.圖4 為檢測的接線圖.遙測端的連接應(yīng)用屏蔽的雙絞線,另外在緊靠模塊的±S和±Vo端之間可連接0.1μF左右的去耦電容,防止噪音干擾.與負(fù)載線相比,遙測端連線上的電流很小.☆請注意遙測連線不能用來傳輸負(fù)載電流,否則電源模塊會被損壞.
當(dāng)負(fù)載兩端的電壓下降時,遙測端檢測的信號會使電源模塊產(chǎn)生一個電壓上升的響應(yīng),因而補(bǔ)償了負(fù)載兩端電壓的下降.回路壓降補(bǔ)償?shù)淖畲笾凳?V,如果回路壓降超過1V,負(fù)載調(diào)整率將降低.
如圖4所示在電流模塊內(nèi),對應(yīng)的電壓輸出端和遙測端之間已接入了電阻
或二極管,可防止當(dāng)遙測端開路時,輸出電壓過高上升.當(dāng)不用遙測功能時,應(yīng)將各遙測端與相應(yīng)的輸出端短結(jié),否則電源將可能被損壞.





圖4 遙測端的使用
9. 控制:是指對模塊輸出電壓的“ON”(允許)、“OFF”(禁止)操作.控制端一般叫做CTL端或REM端.模塊的控制有兩種標(biāo)準(zhǔn)的方式:



圖5 常規(guī)控制方式

1) CTL端子與-VIN直接相連,輸出OFF;CTL端子開路或接高電平(大于5VDC,小于40VDC),輸出ON
2) CTL端子與-VIN直接相連,輸出ON;CTL端子開路,輸出OFF
至于具體選用哪一種控制方式,可由用戶自己決定.同時,我們推薦其中第一種常用的控制方式,如圖5所示.詳細(xì)情況可查閱具體型號的產(chǎn)品規(guī)格表.
在一些特殊的應(yīng)用中,可能要用到隔離控制的方式.這里推薦一種隔離控制的電路供參考, 如圖6.其中光耦一般選用傳輸比較高的三極管型而不采用達(dá)林頓型的.



圖6 隔離控制方式