模块电源的工作原理及选择

模块电源主要有AC/DC转换和DC/DC转换两种，封装形式多种多样，小功率产品采用外壳密封，外形小巧。工作原理根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成线性稳压电源和开关稳压电源，线性稳压电源是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下。

开关电源具有效率高，重量轻，可升压、降压，输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态，所以噪声比较大。简单说说降压型开关电源的工作原理：在开关闭合期间，电感存储能量，在开关断开期间，电感释放能量，所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间，负责给电感L提供电流通路，所以二极管D叫做续流二极管。在实际的开关电源中，开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时，电流很小，当开关闭合时，电压很小，所以发热功率U×I就会很小。这是开关电源效率高的原因。

在DC/DC电源模块结构中关键的元器件有：脉宽调制器（控制转换效率）、光电耦合器（输入与输出隔离，防止前后级干扰，并传递取样信息给PWM，保持输出电压的稳定）、VDMOS（功率转换部件，使用其良好的开关特性提升转换效率）和肖特基二极管（整流以及滤波， 是功率输出的关键部件）。

DC-DC模块电源是用开关电源实现的，有降压和升压两种，下面说说降压型。给DC-DC输入10V，DC-DC内部有个振荡器和斩波模块，比如在一个时间段允许10V通过，另一时间段内不允许10V通过（等于0v）。而在输出端有一个电容进行滤波，只要电容充裕大，其结果就等于将中间的那个脉冲波形进行微积分，而输出一个5V的直流波形。这个降压相对于稳压模块来说，更大限度地提防了电能在降压模块上面的消耗，而且内部震荡部分控制其占空比就能改变输出电压大小（在10V范围内），使其输出能恒定（比如某个DC-DC规定输入范围是6V到16V，输出5V，只要是在这个输入范围内，输出都是5v。误差只有零点零几伏，而稳压模块的输出则和输入电压有一定的线性关系，输入7V的输出电压和输入14V的输出电压差得比较大）。

从效率上说，DC-DC的效率普遍要远高于LDO，这是其工作原理决定的，而LDO只有降压型。 其次，DC-DC模块电源因为其开关频率的原因导致其电源噪声很大，远比LDO大的多。当思考到比较敏感的模拟电路时，就要牺牲效率为确保电源的纯净而挑选LDO。LDO所需要的外围器件简单，占面积小，而DC-DC一般都会要求电感、二极管、大电容，有的还会要MOSFET。特别是Boost电路，需要思考电感的最大工作电流，二极管的反向恢复时间，大电容的ESR等等，所以从外围器件的挑选来说比LDO复杂，而且占面积也相应的会大很多。

在选择模块电源时，首先应确定电源的类型，再由额定功率、封装形式、温度范围及降额使用、工作频率、隔离电压、故障保护功能、功耗及效率、平均无故障时间、认证证书等等来选择。不同厂家的封装是不一样的，更换的话系统线路板设计也要更改，或者选择国际标准的封装，产品升级或更改，可大大节省时间。

模块电源有单路、多路之分。单路电源模块的性能和指标相对于双路的性能指标较高，尤其是负载调整率。双路电源模块在等比例负载时，输出电压受负载的影响比较小，如果负载偏斜则对输出电压的影响较大，因此如要求双路输出电压较高或输出电压对称性好时也可用两组相同的单路电源组成，或选用特型电源，以提高输出电压。在主副路控制的电源中，为了使各副路有相应的电压，应使主路有一定的负载（如≥10%的额定负载），在选用时应注意。

主要还是根据自身供电需求选择合适的电源架构，再看使用环境、负载、性价比及其它参数要求，选择合适的模块电源。合理设计电路，尽可能发挥其最佳性能。