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组建可靠系统 电源模块设计分析(组图)
 
慧聪网   2006年4月3日9时34分   信息来源:21IC    

    电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器 (参看图1),其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点甚多,因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点,但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时,往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题,并分别提出相关的解决方案。

    图1:

电源供应器

电源供应器

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    采用电源模块的优点

    目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块,而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间,使产品可以更快推出市场,因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点:

    ● 每一模块可以分别加以严格测试,以确保其高度可靠,其中包括通电 测试,以便剔除不合规格的产品。相较之下,集成式的解决方案便较难测试,因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。

    ● 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块,为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。

    ● 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行,有助减少采用新技术所承受的风险。

    ● 若采用集成式的解决方案,一旦电源供应系统出现问题,便需要将整块主机板更换;若采用模块式的设计,只要将问题模块更换便可,这样有助节省成本及开发时间。

    容易被忽略的电源模块设计问题

    虽然采用模块式的设计有以上的多个优点,但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题,很多人对这些问题认识不足,或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题:

    ● 输出噪音的测量;

    ● 磁力系统的设计;

    ● 同步降压转换器的击穿现象;

    ● 印刷电路板的可靠性。

    这些问题会将在下文中一一加以讨论,同时还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。

    输出噪音的测量技术

    所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高,便越需要采用正确的测量技术,以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时,可以采用图2所示的 Tektronix 探针探头 (一般称为冷喷嘴探头),以确保测量数字准确可靠,而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。

 
 
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