西門子主動型電源模塊6SL3130-7TE23-6AA3 西門子主動型電源模塊6SL3130-7TE23-6AA3 
SINAMICS S120 主動型電源模塊 輸入：3AC 380-480V,50/60Hz 輸出:600V DC,，60A，36kW 結(jié)構(gòu)形式：書本尺寸 內(nèi)部風(fēng)冷 包括 Drive-CLiQ 導(dǎo)線 

電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器,，其特點(diǎn)是可為集成電路（ASIC）,、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器,、存儲器,、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多,，因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備,、接入設(shè)備、移動通訊,、微波通訊以及光傳輸,、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等,。
一般來說,，這類模塊稱為負(fù)載點(diǎn) (POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多,，因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備,、接入設(shè)備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸,、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子,、航空航天等。

尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源,。模塊電源具有隔離作用,，抗*力強(qiáng)，自帶保護(hù)功能,，便于集成,。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用,模塊電源功率密度越來越大,轉(zhuǎn)換效率越來越高,應(yīng)用也越來越簡單,。

人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)的電力電子器件,，邊開發(fā) 開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕,、小,、薄、低噪聲,、高可靠,、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,，DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可,，但AC/DC的模塊化,，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題,。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述[1]

2直流斬波編輯
DC/DC變換是將可變的直流電壓變換成固定的直流電壓,，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制（

（1）Buck電路——降壓斬波器,，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui,，極性相同。

（2）Boost電路——升壓斬波器,，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui,，極性相同。

（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器,，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,，極性相反,，電感傳輸。

（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器,，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,，極性相反，電容傳輸,。還有Sepic,、Zeta電路,。

上述為非隔離型DC-DC變換器電路,，隔離型DC-DC變換器有正激電路、反激電路,、半橋電路,、全橋電路、推挽電路,。

當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍,，美國VICOR公司設(shè)計制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其大輸出功率有300W,、600W,、800W等，相應(yīng)的功率密度為(6.2,、10,、17)W/cm3，效率為（80～90）%,。日本TDK-Lambda公司推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列,，其開關(guān)頻率為（200～300)kHz，功率密度已達(dá)到27W/cm3,，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管）,，使整個電路效率提高到90%。

3變換編輯
AC/DC變換是將交流變換為直流,，其功率流向可以是雙向的,，功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”,。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,，因必須經(jīng)整流、濾波,，因此體積相對較大的濾波電容器是*的,，同時因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC,、,、FCC,、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件,，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,，另外，由于內(nèi)部的高頻,、高壓,、大電流開關(guān)動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大,，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求,，由于同樣的原因，高電壓,、大電流開關(guān)使得電源工作損耗增大,，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度,。

AC/DC變換按電路的接線方式可分為,，半波電路、全波電路,。按電源相數(shù)可分為,，單相、三相,、多相,。按電路工作象限又可分為一象限、二象限,、三象限,、四象限。

開關(guān)電源的選用

開關(guān)電源在輸入抗干擾性能上,，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多級串聯(lián)）,，一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標(biāo)上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢,，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá)(0.5～1）%,。開關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

4電流選擇編輯
因開關(guān)電源工作效率高,，一般可達(dá)到80%以上,，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測量或計算用電設(shè)備的大吸收電流,，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比,，通常輸出計算公式為：

Is=KIf

式中：Is—開關(guān)電源的額定輸出電流；

If—用電設(shè)備的大吸收電流,；

K—裕量系數(shù),，一般取1.5～1.8,；

5保護(hù)電路編輯
開關(guān)電源在設(shè)計中必須具有過流、過熱,、短路等保護(hù)功能,，故在設(shè)計時應(yīng)保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模塊，并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配,，以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源,。

6分類編輯
按現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域，我們把電源模塊劃分如下：

綠色電源模塊

高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源模塊技術(shù)的迅速發(fā)展,。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,*完成計算機(jī)電源換代,。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,。

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源模塊,。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品,，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑,。就目 前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

開關(guān)電源模塊

通信業(yè)的迅速發(fā)展的推動了通信電源的發(fā)展,。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流,。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源,。當(dāng)前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化,。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A,、48V/400A,。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝,、增加非常方便,。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加,。

變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車,、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn),、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果,。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源), 同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用,。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3,。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),當(dāng)前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

UPS

不間斷電源(UPS)是計算機(jī),、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠,、高性能的電源,。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn),。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET,、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷,。

目前在線式UPS的大容量已可作到600kVA,。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lVA,、2kVA,、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果,。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案,。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速,。

上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世,。八十年代初期,日本東芝公司將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上,。變頻空調(diào)具有舒適,、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn),。預(yù)計到2000年左右將形成高潮,。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向,。

焊機(jī)電源模塊

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能,、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向,。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景,。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合, 整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用,。

由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路,、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為關(guān)鍵的問題,也是用戶關(guān)心的問題,。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù),、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了當(dāng)前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg,。

直流電源模塊

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵,、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備,。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW,。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓,。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上,。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小,。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz,。

濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6,。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成,。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積,。

供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用理論和技術(shù)成果,組成積木式,、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件,、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上,。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展,，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加,，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠,、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),。已被大型計算機(jī),、通信設(shè)備、航空航天,、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的想的供電方式,。在大功率場合,如電鍍、電解電源,、電力機(jī)車牽引電源,、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景,。

7幾大指標(biāo)編輯
功率 P=UI,是輸出電壓和輸出電流的乘積,。

輸入電壓分交流輸入和直流輸入2種。

輸出電壓一般是直流輸出,，但也有交流輸出的,。

工作溫度

隔離電壓：隔離就是將輸出與輸入進(jìn)行電路上的分離。有以下幾個作用：

一,，電流變換,；

二,，為了防止輸入輸出相互干擾；

三,，輸入輸出電路的信號特性相差太大,，比如用弱信號控制強(qiáng)電的設(shè)備

封裝尺寸有插針，貼片的,，和螺旋,。

輸出有單路輸出，雙路輸出及多路輸出,。電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器,，其特點(diǎn)是可為集成電路（ASIC）、數(shù)字信號處理器(DSP),、微處理器,、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電,。一般來說,，這類模塊稱為負(fù)載點(diǎn)(POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng)(PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多,， 因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備,、接入設(shè)備、移動通訊,、 微波通訊以及光傳輸,、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等,。

8設(shè)計方法編輯

電源的電磁干擾水平是設(shè)計中難的部分,，設(shè)計人員能做的多就是在設(shè)計中進(jìn)行充分考慮，尤其在布局時,。由于直流到直流的轉(zhuǎn)換器很常用,，所以硬件工程師或多或少都會接觸到相關(guān)的工作，本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計相關(guān)的兩種常見的折中方案[2],。

電源設(shè)計中即使是普通的直流到直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計都會出現(xiàn)一系列問題,，尤其在高功率電源設(shè)計中更是如此。除功能性考慮以外,，工程師必須保證設(shè)計的魯棒性,，以符合成本目標(biāo)要求以及熱性能和空間限制，當(dāng)然同時還要保證設(shè)計的進(jìn)度,。另外,，出于產(chǎn)品規(guī)范和系統(tǒng)性能的考慮，電源產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)必須足夠低。不過,，電源的電磁干擾水平卻是設(shè)計中難預(yù)計的項目,。有些人甚至認(rèn)為這簡直是不可能的，設(shè)計人員能做的多就是在設(shè)計中進(jìn)行充分考慮,，尤其在布局時,。

盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設(shè)計，但我們在此只關(guān)注直流到直流的轉(zhuǎn)換器,，因為它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,，幾乎每一位硬件工程師都會接觸到與它相關(guān)的工作，說不定什么時候就必須設(shè)計一個電源轉(zhuǎn)換器,。本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計相關(guān)的兩種常見的折中方案;熱性能,、電磁干擾以及與PCB布局和電磁干擾相關(guān)的方案尺寸等。文中我們將使用一個簡單的降壓轉(zhuǎn)換器做例子,，如圖1所示,。

圖1.普通的降壓轉(zhuǎn)換器

在頻域內(nèi)測量輻射和傳導(dǎo)電磁干擾，這就是對已知波形做傅里葉級數(shù)展開,，本文中我們著重考慮輻射電磁干擾性能,。在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，引起電磁干擾的主要開關(guān)波形是由Q1和Q2產(chǎn)生的,，也就是每個場效應(yīng)管在其各自導(dǎo)通周期內(nèi)從漏極到源極的電流di/dt,。圖2所示的電流波形(Q和Q2on)不是很規(guī)則的梯形，但是我們的操作自由度也就更大,，因為導(dǎo)體電流的過渡相對較慢,，所以可以應(yīng)用Henry Ott經(jīng)典著作《電子系統(tǒng)中的噪聲降低技術(shù)》中的公式1。我們發(fā)現(xiàn),，對于一個類似的波形,，其上升和下降時間會直接影響諧波振幅或傅里葉系數(shù)(In)。

圖2.Q1和Q2的波形

In=2IdSin(nπd)/nπd ×Sin(nπtr/T)/nπtr/T (1)

其中,，n是諧波級次，T是周期,，I是波形的峰值電流強(qiáng)度,，d是占空比，而tr是tr或tf的小值,。

在實際應(yīng)用中,，極有可能會同時遇到奇次和偶次諧波發(fā)射。如果只產(chǎn)生奇次諧波,，那么波形的占空比必須為50%,。而實際情況中極少有這樣的占空比精度。

諧波系列的電磁干擾幅度受Q1和Q2的通斷影響。在測量漏源電壓VDS的上升時間tr和下降時間tf,，或流經(jīng)Q1和Q2的電流上升率di/dt 時,，可以很明顯看到這一點(diǎn)。這也表示,，我們可以很簡單地通過減緩Q1或Q2的通斷速度來降低電磁干擾水平,。事實正是如此，延長開關(guān)時間的確對頻率高于 f=1/πtr的諧波有很大影響,。不過,，此時必須在增加散熱和降低損耗間進(jìn)行折中。盡管如此,，對這些參數(shù)加以控制仍是一個好方法,，它有助于在電磁干擾和熱性能間取得平衡。具體可以通過增加一個小阻值電阻(通常小于5Ω)實現(xiàn),，該電阻與Q1和Q2的柵極串聯(lián)即可控制tr和tf,，你也可以給柵極電阻串聯(lián)一個 “關(guān)斷二極管”來獨(dú)立控制過渡時間tr或tf(見圖3)。這其實是一個迭代過程,，甚至連經(jīng)驗的電源設(shè)計人員都使用這種方法,。我們的終目標(biāo)是通過放慢晶體管的通斷速度，使電磁干擾降低至可接受的水平,，同時保證其溫度足夠低以確保穩(wěn)定性,。

圖3.用關(guān)聯(lián)二極管來控制過渡時間

開關(guān)節(jié)點(diǎn)的物理回路面積對于控制電磁干擾也非常重要。通常,，出于PCB面積的考慮,，設(shè)計者都希望結(jié)構(gòu)越緊湊越好，但是許多設(shè)計人員并不知道哪部分布局對電磁干擾的影響大,?；氐街暗慕祲悍€(wěn)壓器例子上，該例中有兩個回路節(jié)點(diǎn)(如圖4和圖5所示),，它們的尺寸會直接影響到電磁干擾水平,。

圖4.降壓穩(wěn)壓器模型1

圖5.降壓穩(wěn)壓器模型2

Ott關(guān)于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對電路電磁干擾水平產(chǎn)生的直接線性影響。

E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)

輻射場正比于下列參數(shù)：涉及的諧波頻率(f,，單位Hz),、回路面積(A，單位m2),、電流(I)和測量距離(r,，單位m)。

此概念可以推廣到所有利用梯形波形進(jìn)行電路設(shè)計的場合,，不過本文僅討論電源設(shè)計,。參考圖4中的交流模型,，研究其回路電流流動情況：起點(diǎn)為輸入電容器，然后在Q1導(dǎo)通期間流向Q1,，再通過L1進(jìn)入輸出電容器,，后返回輸入電容器中。

當(dāng)Q1關(guān)斷,、Q2導(dǎo)通時,，就形成了第二個回路。之后存儲在L1內(nèi)的能量流經(jīng)輸出電容器和Q2,，如圖5所示,。這些回路面積控制對于降低電磁干擾是很重要的，在PCB走線布線時就要預(yù)先考慮清器件的布局問題,。當(dāng)然,，回路面積能做到多小也是有實際限制的。

從公式2可以看出,，減小開關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積會有效降低電磁干擾水平,。如果回路面積減小為原來的3倍，電磁干擾會降低9.5dB,，如果減小為原來的10倍,，則會降低20 dB。設(shè)計時,，從小化圖4和圖5所示的兩個回路節(jié)點(diǎn)的回路面積著手,，細(xì)致考慮器件的布局問題，同時注意銅線連接問題,。盡量避免同時使用PCB的兩面,，因為通孔會使電感顯著增高，進(jìn)而帶來其他問題,。

恰當(dāng)放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略,。若干年以前，我所在的公司曾把我們的產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)讓給國外制造商,。結(jié)果,，我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化，我成了一名顧問,，幫助電源設(shè)計新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問題,。這里有一個含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開關(guān)的設(shè)計例子：設(shè)計人員希望降低終功率級中的電磁干擾。簡單地將高頻輸出電容器移動到更靠近輸出級的位置,，其回路面積就大約只剩原來的一半，而電磁干擾就降低了約 6dB,。而這位設(shè)計者顯然不太懂得其中的道理,，他稱那個電容為“魔法帽子”，而事實上我們只是減小了開關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積。

還有一點(diǎn)至重要的,，新改進(jìn)的電路產(chǎn)生的問題可能比原先的還要嚴(yán)重,。換句話說，盡管延長過渡時間可以減少電磁干擾,，但其引起的熱效應(yīng)也隨之成為重要的問題,。有一種控制電磁干擾的方法是用全集成電源模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流到直流轉(zhuǎn)換器。電源模塊是含有全集成功率晶體管和電感的開關(guān)穩(wěn)壓器,，它和線性穩(wěn)壓器一樣可以很輕松地融入系統(tǒng)設(shè)計中,。模塊開關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積遠(yuǎn)小于相似尺寸的穩(wěn)壓器或控制器，電源模塊并不是新生事物,，它的面世已經(jīng)有一段時間了,，但是直到現(xiàn)在，由于一系列問題,，模塊仍無法有效散熱,，且一經(jīng)安裝后就無法更改。

9電源模塊的技術(shù)應(yīng)用編輯
電源模塊結(jié)合了大部分必要的組件,，以提供即插即用的解決方案,，取代了40多種不同的元器件。這種整合可簡化并加速系統(tǒng)的設(shè)計,，它也能明顯減少電源管理部分所占的電路板面積,。為了達(dá)到所需要的電壓精度，這些電源模塊一般放在電路板上需要供電的芯片電路附近,。但是隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度的提高,，更大電流、更低電壓和更高頻率的系統(tǒng)中,，布局更顯重要,。

見的隔離型電源模塊是單列直插式的封裝(SIP)、開架的結(jié)構(gòu),。它們顯然可以給工程師帶來方便,，并簡化系統(tǒng)的設(shè)計。但是一般來說它們只適用于較低開關(guān)頻率的設(shè)計,，例如300kHz或更低頻率,。再者，它們的功率密度通常未達(dá)到化,，特別是與DC/DC芯片級模塊相比,。

電源模塊的隔離一般分為兩種：一種是.輸入與輸出之間的隔離;即輸入與輸出不共地; 另外一種是輸出與輸出之間的隔離;多組輸出之間互相隔離，互不干擾,。

電源模塊隨著導(dǎo)體特別是半導(dǎo)體的工藝發(fā)展,，封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用,，電源模塊 的規(guī)律密度越來越大，轉(zhuǎn)換的效率也越來越高,。應(yīng)用也越來越簡單,。使得電源變的更輕，更小,，更薄,，噪音更低，可靠性和抗干擾性更加高的方向發(fā)展,。