电源模块应用设计的可靠性和注意事项

我们在选择电源上，常常把重心放在参数与性能上，容易忽视这是通用型设计。电源模块本身的可靠性很重要，但事实上，由于电源系统工作环境的复杂性，如果没有可靠的系统应用设计，电源最终会失效。下面介绍电源系统应用设计的几种常见方法和注意事项。

1、冗余设计，要求即使电源模块在故障损坏时，系统也不能断电。这时，我们可以采用冗余电源来提高系统的可靠性。如下图所示，当一个电源模块损坏时，另一个模块可以继续供电。

注：D1、 D2建议使用低压降的肖特基二极管，以避免二极管的压降影响后端系统的运行，并注意选择耐压高于输出电压的二极管。这种方法会产生额外的纹波噪声，需要一个外部电容来降低纹波或增加一个滤波电路。

2、降额设计，众所周知，电源长时间满载会缩短其使用寿命，降额设计可以有效提高电源的使用寿命，但当负载过轻时，电源的性能无法在最佳状态下工作。高能立方ACDC模块电源建议在30%~80%的负载范围内使用，各方面性能最好。

3、外围保护设计合理，电源模块应用范围广，应用环境要求不尽相同。由于其通用设计，AC-DC模块电源只能满足一般通用要求。因此，当客户的应用环境要求较高时，有必要添加适当的外围电路来提高电源的可靠性。

4、散热设计，工业电源模块约15%的损坏是由于散热不良引起的。电源正在向小型化和集成化发展，在许多应用中，电源在封闭环境中持续工作，如果积聚的热量无法散发，电源内部的设备可能会因热应力过大而损坏。常用的冷却方法是自然风冷、散热器和强制冷却风扇。

热设计的一些经验分享如下：

1、电源模块的对流通风。对于依靠自然对流和热辐射散热的电源，周围环境必须便于对流通风，并且周围没有便于空气流通的大型设备。

2、放置加热装置。如果系统中有多个加热源，如多个模块电源，它们应尽可能远离彼此，以避免因它们之间的热辐射传递而导致过热。

3、PCB板设计合理，PCB板提供了一种散热方式，在设计中应该更多的考虑散热方式。例如增加主电路的铜面积，降低印刷电路板上元件的密度，提高模块的散热面积和通道。

4、对于封装尺寸和散热面积较大且功率相同的电源，如果可能，请选择较大的封装和散热面积较大的散热器，或者使用散热膏将电源模块外壳与机箱连接起来。这样，模块具有更大的散热面积，使得散热更快，内部温度更低，并且电源的可靠性自然更高。

5、匹配设计、安全设计，电源的输入接线应尽可能保持平直，以免形成环形天线吸引外部辐射干扰。同时，根据UL60950的安全要求，输入线和输出线需要保持适当的距离，以避免耐压失效。此外，电源底板下禁止布线，尤其是信号线，电源变压器的电磁线会干扰信号。应注意一次电源和二次电源之间以及电源和系统工作频率之间的倍频错开，以避免它们之间的系统匹配问题。

ACDC电源模块的可靠应用需要电源制造商提供高质量的电源，以及工程师合理的应用设计。只有兼顾设计和应用，才能最终获得可靠的供电系统。