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DC-DC隔离型电源模块是什么?
直流对直流电源模块(也称为DC-DC隔离型电源模块或直流变压器)是一种将一种DC(直流电压准位)转换成另一种DC(直流)的科技产品。不同的负载设备的工作电压范围各有差异,因此电源模块厂商需要为其制作相符之电压。
而基于不同的应用场合,电子设备工程师需要考量的电源模块规格也就不同,首当其冲的通常为「是否需要采用DC-DC隔离型电源模块?」。倘若设备开始规划的方向就错误,很有可能导致在运作时造成系统不稳定,出现损坏后端系统或是危害使用人员安全的情况。所以在设计产品前,就必须考量是否需要使用隔离型DC-DC电源模块。
考虑到工业环境对于电源模块的普遍需求,MINMAX所有电源模块皆为隔离型设计,至于选择隔离型DC-DC电源模块有什么好处?让我们带您一探究竟!
隔离型电源模块优势一:保护人员避免受到物理与电气伤害
在铁路、电力及再生能源产业等需要输入电压较高的设备系统,选择使用非隔离型DC-DC电源模块有可能因此产生物理性与电气伤害,而医疗产业应用对漏电流则是有相当严格的规范。上述产业对于电源模块皆必须达到加强型绝缘的隔离能力要求。
图1-医疗用DC-DC隔离型电源模块需要更高的隔离及高绝缘能力
隔离型电源模块优势二:保护后端负载设备与系统
隔离型DC-DC电源模块的输入与输出两之间没有直流电气与地回路的连结,如果当前端供电电源端出现突波高电压异常时,使用隔离型DC-DC电源模块可以保护后端负载设备与系统,避免直接受到突波高电压的冲击,或是当设备突然遭受到感应雷击时,隔离型DC-DC电源模块可以适当的保护系统免于直接毁损的风险。
图2-隔离型DC-DC电源模块能有效保护后端设备
案例简述:
输入电压和电流是类比讯号,需透过数位电路转成数位讯号输出给后端设备接收,而接地层中的阻抗会导致类比与数位电路之间的干扰,工程师经常需要隔离类比和数位讯号以避免共地干扰的问题。
图3-隔离型DC-DC电源模块可以有效降低环境干扰
隔离型电源模块优势三:提高共模干扰抑制性能与抗干扰能力
隔离型DC-DC电源模块能去除隔离电路之间的接地环路,可切断共模、浪涌等干扰信号的传播路径,有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响,提高共模干扰抑制性能和抗干扰能力,有利于对干扰信号比较敏感的后端系统。像是在远程工业通信的供电上,隔离型DC-DC电源模块可为每个通信节点单独供电,同时也具有更高的安全性和可靠性。
图4-隔离型DC-DC电源模块能有效解决共模干扰的议题
案例简述(1):高电位隔离
对于电动机的控制、电池管理系统和许多其他案例,使用的系统控制电路具有与电源电路不同的电势,而使用高隔离的DC-DC电源模块可以确保低压组件免受高压电路的影响。
案例简述(2):通信系统的隔离保护
串行通信总线通过RS-232、RS-485和控制器区域网(CAN)等物理网络传送数据,这些互相连接的系统每个都配备有自己的电源,各系统之间间隔较远。因此,通常需要使用隔离型DC-DC电源模块进行电气隔离来确保系统的物理安全,且通过隔离切断接地回路,来保护后端负载系统免受瞬态高电压冲击,同时减少信号失真。
隔离型电源模块优势四:可调配正负输出电压
隔离型DC-DC电源模块可以为单一设备提供正电压或负电压。因隔离型DC-DC电源模块具有浮动输出,可在外壳、输入和输出电路之间提供隔离,隔离型DC-DC电源模块也可以与正或负输入电压源一起使用,只要保持设备输入的相对极性即可。
图6 - 双输出DC-DC电源模块可提供正负电压
隔离型电源模块优势五:电池与跨平台兼容性应用
以下方图示为例,在应用上有可能不需使用隔离型DC-DC电源模块,但是隔离型DC-DC电源模块能够提供一种便利的方法来将输入电压升压至所需要的输出电压。
图7 -可用于多平台电池系统的隔离型DC-DC电源模块
为何要使用隔离电源模块总结
比较项目 | Use an isolated converter | Use a non-isolated converter |
---|---|---|
人身伤害保护 | 安全性较高 | 安全性较低 |
系统负载保护 | 电源若产生异常,对负载损失较小 | 电源若产生异常,对负载损失较大 |
共模抗干扰 | 抗干扰程度高 | 抗干扰程度低 |
正负电压调整 | 可调配正负输出电压 | 无法调配正负输出电压 |
共地和电流回路 | 输入与输出之间没有电气连结,呈现绝缘状态 | 输入与输出之间是共地,有直接的电流回路 |
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