模块电源在工控行业中的应用
鉴于此种情况,我们对现有电源产品进行深入研究,发现其主要问题是:产品尺寸大、启动电流大、低压失控、输出精度低等问题。针对这一系列问题,MORNSUN公司不断努力,对模块电源从电路设计、制造工艺,到检测等项目进行全线创新,现推出了1W、3W、5W、10W等不同功率的宽电压模块电源,其输入电压有5(4.5~9)VDC、12(9~18)VDC、24(18~36)VDC、48(36~72)VDC四种,输入电压变化范围达2:1,转换效率高达85-89%,并且满足工业级-40~~+85℃的工作条件下满负载长期工作,可抑制电磁干扰和消除接地环路,保护系统电路免受外部网络影响,同时可以降低功耗,简化电路。其具体应用如图1所示,
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图1 DC/DC在一般电路中的应用
MORNSUN模块电源产品应用于工控系统的优势在于在电路设计方面,采用软启动技术,实现启动电流仅为1~1.3倍于工作电流。同时我们通过优化电路设计,解决了当输入电压变得很低时,输出电压远远低于正常输出电压值的问题。当输入电压很低时,输出电压仍保持基本正常的电压值。另外,为满足一些对EMI要求较高的应用领域,MORNSUN公司还开发了采用金属屏蔽封装的宽电压输入系列模块电源。在工艺方面,产品采用了先进的微点焊技术,解决了产品的断丝、漏焊等问题,部分产品实现无铅工艺,满足国际RoHS指令要求,引领环保新概念。在品质方面,由资深品质工程师管控来料及产品整个生产流程,同时考虑到模块电源对系统设备的影响程度较大,我们对产品进行老化测试,以避免模块电源在使用中发生故障,保障产品达到恒定的可靠性(平均无故障时间均>350万小时)。
在工控行业中,考虑到其工作环境有可能在户外或是高电压高磁场等环境,有可能存在脉冲浪涌或遭遇突如其来的雷击等情况,单单采用模块电源进行隔离保护,会略显不足。为了更好地保护DC/DC电源模块及后级电路,现以MORNSUN公司的宽电压产品WRB2405P-3W(Vin:18-36V, Vout:5V/3W,隔离1000VDC)为例,提出以下防护方案以供参考:
方案一 共模干扰
电路中的一些共模干扰,我们可以考虑在模块的输入端采用共模扼流圈FILTER2进行抑制(MORNSUN公司有此配套产品),如图2所示。
图2 DC/DC在对微波噪声要求较高场合中的应用
采用共模扼圈可以很大程度上抑制共模信号的干扰,一方面可防止前级电源对模块电源的干扰,另一方面又可隔断模块电源由于自身产生的噪声对前级电路的影响。另外,对于较高要求的场合可在输入输出端加上滤波网络LC,如图2:可有效地对模块的噪声纹波进行抑制。但是要注意的是对其滤波电路参数的选择一定要适当,特别是输出电容值C2一定要避免过大,以防止模块启动不良或损坏(宽电压模块一般建议采用100uF、定电压一般建议不超过10uF);对于L1/L2建议选用几十uH,要注意避免太大,以防止引起振荡,同时还要考虑不要与模块产生谐振。
方案二 高电压脉冲冲击
输入端有时还存在有高电压脉冲冲击的可能,以及对干扰较强或EMC要求较严格的电路,应考虑在输入端加上自恢复FUSE及TVS管进行一级防护,使得有效地将过高的脉冲干扰电压钳制在模块可承受值范围之内,并在输出端也增加共模扼流圈FILTER2或安规电容。如图3示:
图3 DC/DC在对抗干扰要求较高场合中的应用
但要注意的是,对于TVS管的选择一定要根据不同场合来选择相应功率和电压值,这样才能有效的防止由于瞬间强烈干扰所造成的影响。如TVS管选择的电压值过低将会影响模块的正常工作,电压值选得过高,又将会对电源模块及后级电路起不到安全保护的作用。另外,对于有长期脉冲冲击时,还要考虑持久过压过流钳制电路保护。安规电容C3值建议选用47-100pF,耐压值的选择应≥隔离电压值(1000、3000、6000VDC)。
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