【導讀】電源模塊以高集成度、高可靠性、簡化設計等多重優(yōu)勢，受到許多工程師的青睞。但即便使用相同的電源模塊，不同的用法也會導致系統(tǒng)的可靠性大相徑庭。使用不當，非但不能發(fā)揮模塊的優(yōu)勢，還可能降低系統(tǒng)可靠性。
相信各位電路設計者在閱讀DC-DC隔離電源模塊的數(shù)據(jù)手冊時，第一時間關注的往往是首頁的電源參數(shù)，如功率、輸入電壓、輸出電壓、效率、工作溫度、耐壓等級等……但其實在實際應用中，數(shù)據(jù)手冊中的“電路設計與應用”一節(jié)內(nèi)容同樣重要，它為用戶在實際外圍電路設計過程中提供了寶貴的參考電路經(jīng)驗。如果電源模塊的外圍電路設計使用不當，非但不能發(fā)揮模塊的優(yōu)勢，還可能降低系統(tǒng)可靠性，本次我們就來談談一些電源模塊外圍電路設計核心要點。
1．兩級浪涌防護電路，使用不當適得其反
電源模塊體積小，在EMC要求比較高的場合，需要增加額外的浪涌防護電路，以提升系統(tǒng)EMC性能。如圖1所示，為提高輸入級的浪涌防護能力，在外圍增加了壓敏電阻和TVS管。但圖中的電路（a）、（b）原目的是想實現(xiàn)兩級防護，但可能適得其反。如果（a）中MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低，在強干擾場合，MOV2可能無法承受浪涌沖擊而提前損壞，導致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣的，電路（b），由于TVS響應速度比MOV快，往往是MOV未起作用，而TVS過早損壞。
圖1.兩級浪涌防護
增加一個電感，構成兩級防護電路。如電路（c）、（d）所示，串入一個電感，將防護器件分隔成兩級，對高頻浪涌脈沖，電感具有較大的阻抗，因此首先起作用的是前端的壓敏電阻，而后端的壓敏和TVS能夠進一步吸收殘壓保護模塊。另外，即使是單級防護，增加電感也能起到一定的作用，避免浪涌電壓直接加到模塊輸入端。
2．輸出濾波電容過大，導致模塊異常
電源模塊輸出端通常推薦增加一定的濾波電容，但在使用過程中，由于認識不足等原因，使用了過大的輸出濾波電容，既增加了成本又降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖2.容性負載過大
如圖2中的電路（a）所示，一個3W的模塊，輸出使用了2000uF的電容，而通過查閱產(chǎn)品手冊了解到，模塊建議最大輸出電容為800uF。輸出電容過大可能導致啟動不良，而對于不帶短路保護的微功率DC-DC模塊，輸出電容過大甚至可能導致模塊永久損壞。
3．接開關電源芯片，注意啟動不良
如圖3所示，電源模塊的輸出電壓是逐漸建立的，電路（a）的LM2576沒有設計欠壓鎖定，在VIN電壓較低時即開始啟動，若OUT負載過重，可能被24V模塊誤判為短路或容性負載過大，從而導致啟動不良。
圖3.增加欠壓鎖定
因此推薦使用電路（b），外置簡單的欠壓鎖定，使24V模塊輸出電壓建立到預置值后再啟動LM2576等外接開關電源芯片，可以很大程度上避免啟動不良問題。
或者可以使用功率余量更大的電源模塊， ON/OFF引腳也可以連接到MCU進行控制。
4．雙路模塊，注意負載平衡
對于雙路輸出模塊，兩路輸出對負載的要求不同，這類模塊通常只對其中一路進行穩(wěn)壓反饋，另一路通過變壓器耦合達到所需的電壓。
當穩(wěn)壓主路負載過重輔路過輕時，輔路電壓會飄高較多，此時輔路對電壓要求嚴格時，需增加三端穩(wěn)壓器。而當非穩(wěn)壓輔路負載過重主路過輕時，可能出現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)定或者輔路電壓過低的情況，此時需給主路增加假負載。
5．并聯(lián)與冗余，不是一回事
當手頭有兩個相同的模塊，而單個的功率不足時，很自然的想到兩個模塊并聯(lián)使用，以滿足功率要求，但將普通電源模塊并聯(lián)使用提升功率的方法存在極大隱患，輸出電壓偏高的模塊需提供過大的電流而導致模塊過功率。
圖4.冗余應用
如上圖電路（a）所示，負載需5W功率，超出單個模塊的帶載能力，則其中一個模塊可能存在超負荷使用的情況。對于此種應用，需使用單個大于5W功率的模塊，比如ZY0JGB12P-10W。而電路（b）則不然，每個模塊的功率均能滿足負載的需要，此時屬于冗余設計。
6．鉭電容雖好，放在電源輸入輸出需謹慎
鉭二氧化錳電容比較容易擊穿短路，抗浪涌能力差，開機時或外部供電接入時，很可能形成較大的浪涌電流或電壓，造成鉭電容的燒毀短路或過壓擊穿，在未做嚴格評估的情況下，建議使用陶瓷電容或電解電容。
