直流供电的系统前级电源解决方案———直流供电的系统前级电源解

［编辑简介］：本文针对工业控制场合不同的工作环境和要求，讨论了系统前级电源的选择问题，分别就选择带隔离的电源模块和非隔离的电源模块组成的系统方案加以说明，给出相应的电路图及器件选择建议。［摘要］：工业控制场合经常需要非常宽的输入电压，同时，在瞬变电压以及大的温度漂移等因素共同作用下，供电系统经受着严酷的考验。［关键词］：直流供电 系统前级电源      工业控制场合经常需要非常宽的输入电压，同时，在瞬变电压以及大的温度漂移等因素共同作用下，供电系统经受着严酷的考验。 经客户实际应用发现，使用传统的非隔离稳压电源供电的系统，常常受到各种干扰，如浪涌、静电等，导致电路不能正常工作或系统不稳定、数据传输的误码率高，甚至出现故障损坏等。为提高系统的稳定性及可靠性，建议客户在设计工控类产品的前级电源时，尽量选择带隔离的电源模块；在工作环境较好，要求不高的场合，系统前级电源可选择非隔离的电源模块。（2）方案推荐一：采用带隔离的宽压输入电源模块宽电压输入系列DC-DC模块，转换效率高，高低温度特性好，带容性负载能力强，具有完善的保护功能，可持续短路，国际标准引脚方式，UL94-V0阻燃封装，自然冷却，无需外加散热片，无需外加元件可直接使用，可直接焊在PCB板上。电路结构为闭环反馈系统，内部框图如图 1.1所示。特别适合于DC输入的系统前级供电。    图 1.1 宽电压输入隔离稳压电源模块内部框图 设计时，需注意一些细节方面的问题，如图1.2所示，在模块的输入端安装了保险丝、瞬态抑制二极管和防止输入反接的保护二极管，可以有效防止电路反接、输入瞬态过压和模块失效对输入端造成的短路。建议保险丝选用熔断时间小于10ms、额定电流大于2倍模块输入电流的慢速熔断保险丝。   图1.2 宽压模块的应用电路图受模块体积的限制，电源内部的输入、输出电容的容量不可能很大，电源模块会有10~100mV左右的反射纹波电压以及20~100mV左右的输出纹波电压。对输出纹波电压要求较高的客户，建议按照图1.2增加滤波电路。C1、C2：陶瓷电容，耐压大于最大输入电压，一般按2μF/10W取值；C3、C4：耐压大于最大输出电压，一般按20μF/10W取值，选取等效串联电阻（ESR）小的电容；T1：共模扼流圈，电感量500-1000μH，额定电流大于2倍输入电流；T2：共模扼流圈，电感量5-100μH，额定电流大于2倍输入电流 方案推荐二：采用非隔离的宽压输入电源模块非隔离系列DC-DC转换器，空载功耗极小，输出电压稳定，转换效率高达93%以上，功率密度大，体积较小。国际标准引脚方式，UL94-V0阻燃封装，自然冷却，无需外加散热片，直接焊在PCB板上。
图1.3 宽电压输入非隔离稳压电源模块框图如果用户不需要隔离措施，可选择宽压输入非隔离输出的电源模块，其内部框图如图1.3所示。使用时，根据实际需要，可在模块的输入端安装保险丝、瞬态保护二极管和防止输入电压反接的保护二极管，可以有效防止电路反接、输入瞬态过压和因模块失效造成输入端的短路。建议保险丝选用熔断时间小于10ms、额定电流大于2倍模块输入电流的慢速保险丝。受体积的限制，模块内部的输入、输出电容容量不可能很大，模块会有20~200mV左右的反射纹波电压以及20~100mV左右的输出纹波电压。对纹波电压要求高的客户，可依图1.4所示增加共模扼流圈。
  图1.4 宽电压输入非隔离稳压模块应用电路图