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电力行业dcdc电源模块的选型

编辑:南京弗来翔电子有限公司时间:2018-06-28

dcdc模块电源越来越多的应用于通信、工业自动化、电力控制、轨道交通、矿业、军工等行业。模块化的设计,可以有效的简化客户的电路设计,提升系统的可靠性和维护效率。同时由于细分行业特性不同,其要求自然不同。本文主要介绍电力行业对于电源模块的选型。


电力行业由于电网的复杂性,其对于dcdc电源的需求也呈现多样性,下面简要介绍几个选型要点:


2.1 低空载功耗


电力行业某些监控设备只有在异常时动作,并需要较大功率,其正常工作时长期处于待机状态,例如FTU、抗晃电模块等。此类系统大多采用蓄电池做为备用电源,如果dcdc模块电源空载功耗过高则会导致蓄电池续航时间不长、过早损坏等问题。例如在某抗晃电模块项目中,当电网出现失压时,电源模块需要在1.5秒内提供约20W功率给继电器供电,但是大部分时间,继电器不动作,系统接近空载。 此时,蓄电池的能量都被dcdc消耗掉,电源空载功耗越大,电池续航时间越短。为了延长电池的续航时间,要求电源的空载功耗不得高0.3W,而市面上20W电源的空载功耗一般在0.5W-1.5W左右。 

2.2全负载范围内高效率


如上文所述,电力行业很多设备长时间处于轻载甚至空载状态下,所以实现全负载范围内的高效率对于电源系统可靠性来说意义重大,但这点却往往被大部分电源厂商忽略,很多厂商为了让技术参数更有吸引力,常常将满载效率做到很高,但在5%-50%的轻负载情况下效率较低,这会导致电源模块实际工作温升偏高,导致一系列热设计问题。其实对于电源系统来说,全范围高效率意味着更低的功率损失和温升,可以有效提高系统可靠性,因此在电源选型时需要特别注意其在空载和轻负载条件下对应的效率曲线。


2.3 高隔离电压、低隔离电容


一般工控行业dcdc电源模块的隔离电压只需要1500VDC就可以了,但是电力行业的控制系统一般选择的耐压在3000VDC及以上的电源模块,以确保控制系统不受外界影响。


如是电力电子产品还需要注意原边和次级之间尽量少寄生电容,即要求选择尽量低隔离电容的电源模块,用以降低共模干扰对系统的影响。一般而言,驱动器供电的1-2W非稳压开环dcdc建议选取隔离电容低于10pF的,而闭环设计的dcdc则尽量选取隔离电容低于150pF的。


2.4 EMC特性


EMC性能是电子系统正常、安全工作的保证,目前电子行业对产品的EMC性能都提出了很高的要求,因EMC处理不好导致系统的复位重启甚至是早期失效,因此优良的EMC特性可以提升电力产品的竞争力。


2.5 极限温度特性


电力行业产品应用的地理区域非常宽广,有处于热带的海南的酷暑也有东北冬天的严寒,而且大部分产品处于室外环境。因此要求dcdc模块电源的工作温度范围至少为-40℃~+85℃.


极限温度试验是能检验电源模块可靠性的方法,例如高温老化、高温&低温带电工作性能测试、高低温循环冲击试验和长时间高温高湿测试等。正规的电源开发都会经过以上测试。做这些可靠性测试可以为选型提供重要参考。 


dcdc电源模块的选型需要根据电力行业特殊特性来选择,例如整体电力需要更加节能高效,那么就需要高效率和低空载功耗的电源模块产品;产品需要考虑在各种EMC干扰环境下系统工作的稳定性,因此就需要优良EMC性能的电源模块。诸如此类,同时,电源模块只是一种功能集成,更多的需要从系统系统层面考虑系统应用设计提升电源系统的可靠性。