一文了解电源模块如何选型

本文从电源规格和系统配电设计两个方面介绍海凌科电源模块如何选型，便于用户更快速高效的挑选想要的产品。

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确定电源的规格

首先确定电源的规格，按照需求的指标进行筛选，确定使用标准电源模块还是需要定制电源。

第一步，选择电源模块的输入电压。

3.3V，5V，9V，12V，15V，24V 输入电压变化范围为±10%，选择 A、B、E、F、G、H 系列非稳压输出的产品。输入电压变化范围为±5%，选择 IA、IB、IE、IF 系列稳压输出的产品。

该系列产品供电一般为开关电源、线性稳压器、稳压二极管等输出电压较为稳定的电源。

第二步，选择电源模块的输出电压及功率。

电源模块最好应用在标称满负荷的 30%-80%功率条件下，前提条件是在常温情况，如果设计中考虑到高温环境和低温环境，还需要考虑到温度降额要求。选择合适的输出功率是设计成功的关键因素之一，过大或过小的电流均会导致较低的可靠性和过高的成本。输出电压常见规格有3.3V，5V，9V，12V，15V，24V，±5V，±12V，±15V 等。

第三步，选择输出负载类型。

输出电压的类型是由输出负载决定，如 485、CAN 通信总线 IC 对电源精度要求不高的场合，可选择非稳压输出系列的模块（如 A、B、E、F、G、H 系列）；对于传感器、高精度的运放、A/D、D/A 等芯片对电源精度和纹波噪声较敏感的器件应选择稳压输出系列的模块（IA、IB、IE、IF 系列）。

第四步，选择电源模块的隔离性质。

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（雷击、电弧干扰）时进行安全隔离，也能起到消除接地环路的作用；在混合电路中，实现敏感模拟电路和数字电路的噪声隔离；在多电压供电系统中实现电压的转换。

对于双路输出的产品，需确定输出的两路是否需要隔离，如果需要隔离，需要选用双隔离双输出产品。

按照隔离强度，电源分为 1500VDC/2000VDC/3000VDC/3500VDC/4200VDC/6000VDC 隔离等。

第五步，选择电源模块的封装尺寸。

目前常见的封装分为 SIP、DIP、SMD、DFN、SOIC-16 五种，尺寸大小详见各产品的技术手册。选择哪种类型主要由系统设计的实际空间尺寸、采用的生产工艺和现场使用环境来决定，如使用在汽车系统上，应选择 DIP 或者 SMD 封装的产品，其抗振动的性能更好。

注：1、B/F/H为单路输出，A/E/G为±双输出；

2、带I字母为稳压输出

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系统配电设计

系统配电的设计往往要结合产品的特性和电路的需求进行多次优化，准确评估实际电路的工作参数和环境参数，有助于我们更为精确地选择合适的模块电源。

第一步，外界因素

环境温度会对电源模块及其外接元件有一定的影响，电源模块在应用时可能处于高温、低温或高低温循环变化环境中（如：机舱、船舱等），我们应详细了解在环境条件变化情况下电源模块相应参数的变化，以便保证在实际环境中满足其要求。

需要注意的是：电源模块工作的环境温度，不是指当时的气温，而是设备机壳内的空间温度；由于存在许多发热器件，通常机壳内温度比周边环境气温要高。

表 1-2 行业工作环境温度分布

特别在高温时模块大幅度降额，设计时要考虑足够余量，且外围器件应选择高低温特性较好的电解电容为宜。因为在高温下，电容的内压增大，容易导致失效，请参照所使用电容的规格书正确使用。

在有电弧、静电放电、不稳定交流电网、启动开关、继电器、雷击等干扰的环境，输入电压和电流可能会远远超过模块的承受范围，导致模块永久性损坏和负载电路的瘫痪，这时要适当添加保护电路，确保电源安全工作。

传输距离对系统供电电源也有影响，一般选型时注意以下几点：

（1）室内线短、温差小、干扰小，一般采用非隔离或小功率型的模块；

（2）室外远距离传输时，除了考虑防雷隔离保护以外，还要精确计算传输损耗，选择宽电压输入且功率足够的隔离电源模块。

（3）若传输距离过长、损耗较大时，模块的供电电源必须提供足够的功率，才能保证模块正常工作，考虑到模块的启动电流，一般建议供电电源提供的电流为模块启动电流的 1.3-1.6 倍。

（4）建议在模块的输入引脚旁并接一电容，以提高产品启动性能。

第二步，工作环境

所有功率转换产品都会有一定的损耗转变为本身的热能，使自身发热，并影响周围环境升温，引起数据干扰（热敏传感器件）和器件性能下降，甚至会引起短路起火，布局时一定要有充足气流空间，或增加散热面积来降低温升，保证安全。

由于开关电源是采用开关技术来实现的，其自身的开关振荡电路及内部的磁性元件会对周围的器件以传导和辐射的方式产生电磁干扰和污染。电磁干扰（EMI）是指通过电磁辐射传播和信号线、电源线传导的电磁能量对环境所造成的污染。电磁干扰不能完全被消除，但可以采取一些方法使其降低到安全的等级。

第三步，模块的布局

不合理的接地和电源布局往往会引起系统出现不稳定，高噪声和其它恶劣现象。

在许多应用中，数字电路和模拟电路共用同一电源，在这类设计中其实是要对模拟电路和数字电路分开使用或完全隔离电源、接地回路，避免数字直流电平的变化和逻辑瞬态过程干扰到敏感的模拟电路。

在高速或动态模拟电路、数字电路中，负载通过较长的线路配电时，电源配线的分布电阻和等效电感变得明显且极易因为负载电流的迅速变化引起噪声干扰，这就需要对负载去耦，同时消除线路上的串联阻抗和分布参数引起的谐振。