一、為什么需要DC_DC模塊電源？
DC-DC隔離模塊電源主要應用于分布式電源系統(tǒng)中，用以對電源系統(tǒng)實現(xiàn)隔離降低噪聲、電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓和保護功能。使用DC-DC隔離模塊電源的四大作用如下：
其一，模塊電源采用隔離式設計，可以有效的隔離來自側設備帶來的共模干擾對系統(tǒng)的影響，使負載能夠穩(wěn)定的工作。
其二，不同的負載需要不同的供電電壓，例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等；信號采集用的運放則需要±15V；繼電器則需要12V，24V。而母線電壓多為24V，因此需要進行電壓轉(zhuǎn)換。
其三，母線電壓在長距離傳輸過程中會存在線損，故到PCB板級時電壓較低，而負載需要穩(wěn)定的電壓，因此需要寬壓輸入，穩(wěn)壓輸出。
其四，電源需要在異常情況下，保護系統(tǒng)的負載和本身不壞。
那么，如何選擇DC-DC模塊電源？
二、如何選擇高可靠性的DC-DC模塊電源
1. 采用成熟的電源拓撲
電源模塊的設計盡量選用成熟的電源拓撲，這些拓撲已經(jīng)經(jīng)過時間的考驗，成熟可靠。例如1-2W的定壓輸入DC-DC電源模塊選擇Royer電路，而寬壓輸入系列則多選Flyback拓撲，部分Forward拓撲。
2. 全負載范圍內(nèi)高效率
高效率意味著更低的功率損失和更低的溫升，可以有效提高可靠性。在實際應用中，電源都會選擇一定程度的降額設計，特別是在負載IC的功耗越來越低的今天，電源大部分時候都有可能在輕載情況下工作。因此，全負載范圍內(nèi)高效率對于電源系統(tǒng)可靠性來說是非常關鍵的參數(shù)，但往往被電源廠商忽略。大部分廠商為了技術手冊上的參數(shù)吸引客戶，往往將滿載效率做到較高，但在5%-50%的負載情況下效率較低。

3. 極限溫度特性
電源模塊應用的地理區(qū)域非常寬廣，可能有熱帶的酷暑也有類似俄羅斯冬天的嚴寒。因此要求DC-DC模塊的工作溫度范圍要求為-40度~85度，如果在汽車BMS、高壓母線監(jiān)測應用，則需要工作溫度為-40度~125度。
極限溫度試驗是能檢驗電源模塊可靠性的方法，例如高溫老化、高溫&低溫帶電工作性能測試、高低溫循環(huán)沖擊試驗和長時間高溫高濕測試等。正規(guī)的電源開發(fā)都會經(jīng)過以上測試。因此，是否有此類測試設備也成為了判斷電源廠商是否為山寨廠商的依據(jù)。
4. 高隔離、低隔離電容
醫(yī)療產(chǎn)品要求極低的漏電流，電力電子產(chǎn)品需要原邊和次級之間盡量少寄生電容。這兩個行業(yè)有一個共性的需求，即要求盡量高的隔離耐壓，和盡量低的隔離電容，用以降低共模干擾對系統(tǒng)的影響。如果在醫(yī)療或電力電子應用，1-2W DC_DC建議選取隔離電容低于10pF左右的電源模塊，寬壓產(chǎn)品則盡量選取低于150pF的電源模塊。
5. EMC特性
EMC性能是電子系統(tǒng)正常、安全工作的保證，目前電子行業(yè)對產(chǎn)品的EMC性能都提出了很高的要求，我們經(jīng)常遇到客戶抱怨因EMC處理不好導致系統(tǒng)的復位重啟甚至是早期失效，因此優(yōu)良的EMC特性是電源模塊競爭力。
三、電源系統(tǒng)應用設計的可靠性
電源本身的可靠性固然重要，但是實際上，由于電源系統(tǒng)工作環(huán)境的復雜性，再可靠的電源如果沒有可靠的系統(tǒng)應用設計，終電源還是會失效。下面介紹幾種常見的電源系統(tǒng)應用設計的方法和注意事項。 

2. 降額設計
眾所周知，降額設計可以有效提高電源工作壽命，但是負載過輕使用，電源的性能又無法工作在狀態(tài)。 例如，金升陽DC_DC模塊電源建議在負載范圍30%~80%內(nèi)使用，此時各方面性能表現(xiàn)。
3. 合理外圍防護設計
電源模塊應用行業(yè)非常多，應用的環(huán)境要求也不近相同，因為其通用性設計，DC-DC模塊電源僅能滿足通用共性需求。因此當客戶的應用環(huán)境要求苛刻時，需要加適當?shù)耐鈬娐穪硖嵘娫吹目煽啃浴?br /> 單獨模塊只能通過EN50155 1.4倍輸入電壓Vin的1S測試，但因為體積原因沒有辦法通過RIA12的標準，通過添加外圍電路就能通過RIA12要求的3.5Vin/20mS的等測試要求。 因而合理的外圍電路設計可以使模塊滿足更高等級的技術規(guī)格，使之適應更惡劣的應用環(huán)境，提升電源模塊的可靠性。
4. 散熱設計
工業(yè)級的電源模塊的損壞大約有15%是因為散熱不良導致的，電源模塊是朝著小型化和集成化方向發(fā)展，但是很多應用場合電源是處于密閉的環(huán)境中連續(xù)工作的，如果積熱無法散出去，電源內(nèi)部的器件可能因為超過熱應力而損壞。通常的散熱方式有自然風冷、散熱片散熱和加強制性散熱風扇等。熱設計的幾點經(jīng)驗分享如下：
（1） 電源模塊的對流通風
對于依靠自然對流和熱輻射來散熱的電源模塊，周圍環(huán)境一定要便于對流通風，且周圍無大器件遮擋，便于空氣流通。
（2） 發(fā)熱器件的放置
如果系統(tǒng)中擁有多個發(fā)熱源例如多個電源模塊，相互之間應盡量遠離，避免相互之間熱輻射傳遞導致電源模塊過熱。
（3） 合理的PCB板設計
PCB板提供了一種散熱途徑，在設計時就要多考慮散熱途徑。例如加大主回路的銅皮面積，降低PCB板上元器件的密度等，改善模塊的散熱面積和散熱通道，可以使熱量盡快向上散發(fā)；如果將DC-DC模塊放在PCB的底部，則向上散發(fā)的熱量會被PCB阻擋，導致產(chǎn)品積熱無法散發(fā)出去。
（4） 更大封裝尺寸和散熱面積
同樣功率的電源，如果可能盡量選擇尺寸更大的封裝和散熱面更大的散熱器，或者使用導熱膠將電源模塊外殼與機殼連接。這樣電源模塊擁有更大的散熱面積，散熱會更快，內(nèi)部的溫度會更低，電源的可靠性自然也就越高。
5. 匹配性設計、安規(guī)設計
電源的輸入走線盡量保持直線，避免形成環(huán)路天線吸引外界輻射干擾。同時輸入線和輸出線需要按照UL60950的安規(guī)要求保持合適的間距，避免耐壓失效。再者，電源底板下禁止布線，特別是信號線，電源變壓器的電磁線會對信號形成干擾。
另外一個設計師需注意的是，需要關注電源和二次電源之間，以及電源與系統(tǒng)工作頻率的倍頻錯開，避開相互之間的系統(tǒng)匹配性問題。
五、小結
DC_DC電源模塊的可靠應用需要電源原廠提供高品質(zhì)電源，同時也需要設計工程師合理的應用設計，只有從設計和應用雙向考慮才能終獲得可靠的電源系統(tǒng)。