隨著電源模塊的出現(xiàn)與發(fā)展，嵌入式工程師開(kāi)始從繁重的電源設(shè)計(jì)工作中解脫出來(lái)，但電源模塊的種類也越來(lái)越多，我們?cè)谌粘５?a target="_blank">電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該如何考慮選型呢？

目前，電力電子產(chǎn)品被不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，這其中都離不開(kāi)電源的設(shè)計(jì)，電源設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，輕則會(huì)影響整個(gè)電子產(chǎn)品的性能，重則會(huì)影響產(chǎn)品能否正常使用。而電源的設(shè)計(jì)，又有著專業(yè)程度高、調(diào)試周期長(zhǎng)、故障排查難等特點(diǎn)。

迪龍：DC/DC電源模塊 在此種情況下，模塊電源應(yīng)運(yùn)而生，為開(kāi)發(fā)工程師們帶來(lái)了福音。其中DC/DC電源模塊以體積小巧、性能優(yōu)異、使用方便、綜合成本低等顯著特點(diǎn)，在通信、網(wǎng)絡(luò)、工控、鐵路、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

那么，在型號(hào)繁多，參數(shù)各不相同，品牌眾多的電源模塊中，怎樣篩選出合適，性價(jià)比又高的DC/DC電源模塊呢？

一般標(biāo)準(zhǔn)的選型方法，我們基本都比較熟悉，這次主要講講在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行DC/DC電源模塊選型時(shí)經(jīng)常遇到的幾個(gè)問(wèn)題。

迪龍：AC/DC電源模塊

隔離與非隔離

這部分電路到底需不需要隔離？基本是每一個(gè)嵌入式系統(tǒng)工程師都會(huì)考慮的問(wèn)題，從隔離的目的來(lái)說(shuō)，可以將隔離分為安全隔離和噪聲隔離兩大類。 嵌入式系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到多電壓供電、數(shù)模混合、高速低速信號(hào)同板等復(fù)雜的情況，如果處理稍有不慎，就會(huì)產(chǎn)生干擾，輕則降低產(chǎn)品性能，重則干擾通信甚至引起系統(tǒng)重啟、癱瘓等。

此時(shí)隔離型DC/DC電源模塊就尤為重要，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都會(huì)使用隔離電源模塊對(duì)PCB不同區(qū)塊進(jìn)行隔離供電，從而最大限度上減少噪聲干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 另外，在含有工業(yè)總線的嵌入式系統(tǒng)中，常常會(huì)面臨浪涌、電弧干擾、雷擊等惡劣環(huán)境，因此需要將總線部分與嵌入式系統(tǒng)部分進(jìn)行安全隔離。 隔離不僅能消除接地環(huán)路的干擾，還能阻隔外界惡劣環(huán)境因素影響通過(guò)總線進(jìn)入核心系統(tǒng)，保證核心系統(tǒng)的安全。

性能與成本

性能和成本在很多種情況下都會(huì)面臨兩難的選擇，是為了性能不顧成本，還是為了成本犧牲性能，怎樣平衡性能與成本？

對(duì)于輸入與輸出電壓相同的DC/DC電源模塊來(lái)說(shuō)，輸出功率和工作溫度是影響其成本的主要因素。

電子器件工作溫度范圍一般分為：商業(yè)級(jí)0~70℃、工業(yè)級(jí)-40~85℃、車規(guī)級(jí)-40~105℃、軍品級(jí)-55~125℃等，由于溫度等級(jí)不同，對(duì)材料和制造工藝的要求不同，電源模塊成本就會(huì)相差很大。

如果在體積、封裝形式一定的條件下，模塊實(shí)際使用功率已經(jīng)接近額定功率，那么模塊的標(biāo)稱溫度范圍就必須嚴(yán)格滿足實(shí)際使用需求甚至略有余量。

如果由于成本考慮選擇了較小溫度范圍的產(chǎn)品，出現(xiàn)實(shí)際使用溫度已經(jīng)逼近模塊極限溫度的情況，該怎么辦呢？

這時(shí)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(chǎn)品，這樣大馬拉小車，溫升低，能夠從一定程度上緩解這一問(wèn)題。

總之，要么選擇寬溫度范圍的產(chǎn)品，功率利用更充分，封裝也更小一些，但價(jià)格較高；要么選擇一般溫度范圍產(chǎn)品，價(jià)格低一些，功率余量和封裝形式就得大一些。到底怎樣做選擇，需要根據(jù)實(shí)際使用情況，進(jìn)行綜合考慮。

功率余量留多少

余量設(shè)計(jì)的本質(zhì)是預(yù)防意外，它雖然與品質(zhì)無(wú)關(guān)，但余量設(shè)計(jì)不足，會(huì)存在質(zhì)量問(wèn)題的隱患，余量設(shè)計(jì)過(guò)大，又會(huì)造成成本的升高。

嵌入式系統(tǒng)的負(fù)載具有多樣性，有的是阻性負(fù)載，有的是感性或容性負(fù)載，有的負(fù)載較穩(wěn)定，有的負(fù)載波動(dòng)較大，有的甚至還會(huì)有空載、滿載、或瞬間負(fù)載變大、或瞬間負(fù)載跌落的情況發(fā)生，這給確定電源模塊的功率等級(jí)造成一定的難度。

一般情況下，負(fù)載電流的大小是決定功率的關(guān)鍵因素，為考慮到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和抗意外能力，建議根據(jù)實(shí)際情況，最小預(yù)留20%的設(shè)計(jì)余量。

即在實(shí)際使用中最大功率不超過(guò)電源模塊額定功率的80%，在這個(gè)功率范圍內(nèi)電源模塊各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠，如果余量太大，會(huì)造成資源浪費(fèi)，如果余量太小則不利于溫升和可靠性。

對(duì)于波動(dòng)較大的負(fù)載，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足峰值電流不超過(guò)電源模塊最大承受范圍的基本原則，再根據(jù)負(fù)載波動(dòng)的頻率，適當(dāng)加大設(shè)計(jì)余量，以提高可靠性。

隔離電壓是否越大越好

并不是越大越好，隔離電壓是隔離型DC/DC電源模塊的一個(gè)重要指標(biāo)，一般分1000Vdc、1500Vdc、2000Vdc、3000Vdc和6000Vdc等規(guī)格，是指在一定時(shí)間內(nèi)（通常是1秒）電源模塊所能承受的、施加在輸入端和輸出端之間的最高電壓。

隔離電壓等級(jí)越高，電源模塊內(nèi)部的保護(hù)器件和設(shè)計(jì)工藝要求就越高，成本也就越高，那該怎樣選擇合適的隔離電壓呢？

電源模塊的隔離電壓，需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇。在一般場(chǎng)合使用對(duì)電源模塊隔離電壓要求不是很高，但是更高的隔離電壓可以保證模塊電源具有更小的漏電流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也會(huì)更好一些。

由于嵌入式系統(tǒng)核心器件集成度高、封裝小、相對(duì)比較脆弱，因此在一般應(yīng)用中，普遍的隔離電壓水平為1500Vdc或以上，但在一些特殊的領(lǐng)域，例如醫(yī)療、戶外通信基站、高壓電力等，對(duì)電源模塊的隔離電壓要求則較高。

當(dāng)下科技高速發(fā)展，產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)已常態(tài)化，在緊湊的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期下，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)工程師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，正確合理地選用DC/DC電源模塊，不但可以省去電源設(shè)計(jì)、調(diào)試方面的麻煩，而且可以提高整體系統(tǒng)的可靠性，更可以縮短了整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)周期。