DC/DC 模块电源 应用手册
广州德励电子科技有限公司
二零零七年三月二十二日
目 录
一、基本术语解释 (1)
输入电压范围（Input Voltage Range） (1)
负载电压调整率（Load Voltage Regulation） (1)
输入（线性）电压调整率（Line Voltage Regulation） (1)
输出电压精度（Ouput Voltage Accuracy） (1)
输入和输出波纹电压（Input and Output Ripple） (1)
输入与输出隔离电压（Input to Output Isolation） (1)
绝缘阻抗（Insulation Resistance） (1)
全负载效率（Efficiency at Full Load） (1)
温度漂移(Temperature Drift) (1)
温升（Temperature above Ambient） (1)
开关频率（Switching Frequency） (1)
空载功耗（No Load Power consumption） (1)
隔离电容（Isolation Capacitance） (1)
平均无故障时间（Mean Time Between Failure）[MTBF] (1)
躁声(Noise) (1)
工作温度范围（Operating temperature range） (2)
二、电源的设计及选用 (3)
确定电源规格 (3)
系统配电设计 (4)
三、电源的测试 (7)
开尔文四端测试法 (7)
模块的性能 (7)
四、电源的应用 (11)
隔离（Isolation） (11)
串联使用（Connecting DC/DC Converters in Series） (11)
并联使用（Connecting DC/DC Converters in Parallel） (11)
模块并联使用的推荐值 (12)
滤波（Filtering） (12)
输出滤波计算 (12)
限制涌浪电流（Limiting Inrush Current） (13)
容性负载 (13)
隔离电容和漏电流 (13)
过载保护 (14)
输入欠压保护 (15)
无负载过压上锁 (15)
输入短路保护 (15)
EIA-232接口 (16)
隔离数据采集系统 (16)
远距离传输 (16)
减小噪声 (17)
电磁兼容 (17)
一、 基本术语解释
输入电压范围（Input Voltage Range）
指产品维持正常工作性能所能容忍的输入电压波动范围。
负载电压调整率（Load Voltage Regulation）
指输出负载变化时的输出电压的变化率。通常是按照标称输出负载时的输出电压的百分比来规定的，例如：在12V输出的装置的输出脚测出1V 的变化，负载电压调整率是8.3%。对于不稳压产品, 负载电压调整率所规定的负载范围为满载的10%～100%。
输入（线性）电压调整率（Line Voltage Regulation）
指输出电压的变化率对应特定的输入电压范围，通常表示为百分比。假设一个12V标称输入电压、5V 输出电压装置, 在输入电压变化1.2V时, 输出电压变化0.5V，这时的输入电压调整率就是1%/%。
输出电压精度（Ouput Voltage Accuracy）
它表示输出电压接近标称输出电压的程度。对于非控压型装置而言, 这是在给定的标称输入电压下的输
出电压的公差范围。例如：一个规定5V输出的装置在100%的负载的情况下，输出电压可能测为4.75V，也就是说输出电压精度是-5%。
输入和输出波纹电压（Input and Output Ripple）
它表示输入或输出在转换周期内起伏的电压值。这个波纹电压值是滤波电容的滤波能力的体现。
输入与输出隔离电压（Input to Output Isolation）
这是表示在输入和输出电路之间绝缘击穿的测试电压。这个绝缘电压是装置在规定的时间内的耐压能力，通常是60秒。
绝缘阻抗（Insulation Resistance）
这个阻抗是输入和输出脚之间的阻抗。它通常在500V直流电压下测量得出。
全负载效率（Efficiency at Full Load）
它表示装置工作在100%负载和标称输入电压的条件下的功率转换效率。
温度漂移(Temperature Drift)
它是表示每一度环境温度变化引起输出电压的变化的百分比。这个参数还涉及到其它几个温度相关参数，大体上是内部元器件的温度漂移。
温升（Temperature above Ambient）
它表示装置在全负载的情况下高于环境温度的温度上升幅度。它与装置的功率转换效率有关。
开关频率（Switching Frequency）
它是指在DC/DC变换器内部的开关电路的工作频率。可观测的输入或输出管脚的纹波波形通常是开关频率的两倍，这是由装置的全波整流和推挽配置特性决定的。
空载功耗（No Load Power consumption）
它是开关电路必需测量的参数。它是装置的零负载时输入功耗, 这个参数对装置的功率转换效率起制约作用。
隔离电容（Isolation Capacitance）
它表示输入和输出间的藕合电容。它不是一个事实上的电容，除了在变压器初级和次级之间藕合产生的寄生电容，它是在1MHz情况下测的典型值，以减少板内的滤波电容的影响。
平均无故障时间（Mean Time Between Failure）[MTBF]
用MIL-HDBK-217F标准来计算MTBF在+25℃环境温度和100%负载的情况下的数值。当比较其他公司产品的MTBF值时，请考虑不同的条件和标准。
躁声(Noise)
每个DC/DC模块的输入传导躁声是由联线的传导频谱产生的。值得注意是，躁声受PCB设计、测试系统
配置、终端阻抗等相当大的影响。去论证正确性和精确度是困难的，除非通过频谱分析典型图。有些开关躁声会叠加在纹波上，就如应用指南中所提出的一样，这些躁声的大多数很容易被小电容和滤波电感滤除的。
工作温度范围（Operating temperature range）
模块的工作温度范围受限于模块的内部元器件的规格。温度与输出功率的关系图表示模块的可靠工作范
围（SOA）。
在达到某一个确定的温度前, 装置可以输出100%的功率，超过这个温度，输出功率必须降低才能确保模块在工作寿命内的正常运转和符合规格。
这些温度值仅适用于自然散热。如果模块被用在一个封闭的场合或者被用在封闭的PCB板上，高温将在模块的周围出现，这是因为自然通风的条件被破坏。如果在高温情况下需要相同的功率，必须选用更高瓦数的模块，或者考虑外加散热器。
二、 电源的设计及选用
最初的小功率电源是由应用电路工程师在设计电路时一并设计的。但伴随着科技的飞速发展，新产品投产的进度日益加快，为适应这一形势的发展，电源逐步开始由专业制造厂家设计及制造。
电源是电子系统中非常重要甚至最关键的元件，对于高品质的电子产品来说更需要精心地去选择一款合
适的电源及应用方案。在开发的初期合理地设计电源方案、布局，可以降低成本，避免干扰、振荡、过热、过流等恶劣现象，并提高电路的可靠性，节约开发时间。
确定电源规格
首先确定电源的规格，按照我们需求的指标进行筛选，确定使用标准模块还是需要定制。
基本要求如下：
A、输入电压：
前级输入电源的类型和电压的精度直接决定了模块的类型。例如：
1）开关电源、线性稳压器、稳压二极管等输出较稳定的电源，可以选择定压输入系列（输入电压变化范围一般小于±5%），一般常见的输入电压有5V、12V、24V。
2）对24V工业总线电源、48V通讯总线电源、220V变压整流输出以及各式电瓶、蓄电池、干电池、远距离传输等输出电压变化较大的场合，应选择宽压输入系列的模块，如2 ：1或4 ：1输入范围，具体的应根据实际情况选择合适的模块，以提高新产品的性价比。一般常见的输入标称电压有：5V（4.5～9V），12V（9～18V），24V（18～36V），48V（36～72V）。对于3W以上的输出功率，为提高整机效率，建议选择较高电压作为输入电压。
B、输出电压：
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输出电压由负载的电路类型所决定，输出电压的常见规格有3.3V、5V、9V、12V、15V。
1）普通数字电路、放大直流或低频信号的运放、RS232/485、CAN总线等对电源精度要求不高的场合，可选择非稳压系列。
2）对于传感器，高精度的运放，A/D、D/A芯片等对电源精度和纹波较敏感的器件应选用稳压系列或宽压系列的产品。
3）在成本和效率兼顾的情况下，可以考虑非稳压模块和线性稳压器的结合使用。
4）在负载有正负电压或多种电压供电时，要考虑正负输出或采用双路和多路输出，这时应尽可能地减少输出路数，并将输出功率大和精度要求高的做为主边输出，确定副边的要求精度，使模块设计更可靠地满足要求。
5）对输出的精度及纹波如有过高的要求，可能会导致模块成本的大幅上升。
C、输出电流：
负载选定后，输出电流就基本确定，负载电流的大小是决定功率的关键，同时也直接影响到模块的价格。功率余量建议选择20%～30%。
对于输出功耗很小或空载的电路情况，如给光耦、继电器供电，用于RS232/485、CAN总线，做电压基准等使用时，建议加合适的假负载提高模块使用的可靠性，对于电源负载极不稳定，变化范围较大的情况，假负载的选择要兼顾在10～100%范围内，避免轻载和过载。在高温情况下DC/DC应降额使用，可以选择在30～40%以上的功率余量，对于长期工作于70℃以上的场合，请向技术服务人员说明以选取适合高温环境的模块。总之，输出电流的选择是设计成功的关键，过大或过小的电流均会导致较低的可靠性及过高的成本。
D、隔离性质：
隔离特性使模块的输入与输出完全为两个独立的（不共地）电源。在工业总线系统中，面临恶劣环境（如雷击、电弧干扰等）时进行安全隔离，能起到消除接地环路的作用；在混合电路中，实

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