目前離架式的DC to DC 的轉換器普遍的成長,在新的製造發展上趨向於操作容易和降低危險。然而特殊應用為主的轉換器之需求有增加的趨勢。在此針對DC-DC轉換器時常被忽略的細節,以及在末端應用上造成的性能差異作介紹。每個細節都會被提出來討論與建議,來幫助設計者及代理商確定即將購買的轉換器是否符合其應用的需求。

一、 輸入考量
1. 最小輸入電壓
  除了輸出電壓與功率外,輸入電壓之範圍是最重要的參數。當指示最小輸入電壓時必須確認此電壓降對於連接器、EMI濾波器、啟動衝量限制電路、輸入端二極體及電力路徑其他元件的影響。 另一個需考量的是啟動電壓,考慮一個36V-72VDC轉換器,使用在額定電壓為54.5VDC的系統,當輸入電壓上升到30VDC時轉換器導通,根據定功率特性,為保持額定54.5V時的輸出電流範圍,此時輸入電流將比最小輸入電壓VDC時為高,若電源供應器前端母線無法承受此啟動電流,可能產生過載或切斷停止。
2. 電壓瞬間值
  在電力系統中,電力分配線上有明顯的電壓瞬間值,這些瞬間值可能導致照明衝擊、熔絲燒斷或馬達誤動作等現象發生。所以應確認賣方提供一份關於瞬間輸入耐壓值與持續耐壓值的規格。
3. 保險絲
  在轉換器輸入端通常需要保險絲,以避免短路輸入而故障或引起火災,所以應確定賣方指定的保險絲之形式與大小,確保其安全動作符合需求。
二、 輸出考量
1. 調整規格
一個合適的調整規格由靜態調整誤差的最壞情況〈線、負載、溫度、短路與長期變化〉開始,加上最壞狀態下的瞬間響應與二分之一的PARD峰對峰值,確定全部調整規格包含相關的輸出電壓誤差。
2. 瞬間響應
一般而言,合適的順時反應規格包含:
•負載變動大小
•負載電流變動範圍
•輸出電壓最大偏壓值
•設定時間
•負載增加或減少的規格
•此規格下的輸出電流範圍
3. 負載阻抗
大的電容性負載對於轉換器的動作可能產生一連串的問題,包括暫態響應差、轉換器不穩定、啟動過調節或甚至無法啟動。故需詢問輸出電容容量與ESR在什麼範圍內轉換器是安定的。

三、 過載保護
1. 過電流與短路保護
2. 過電流保護:
brickwall 的定電流限制的保護電路在輸出電流上升到過電流保護點時,仍保持固定電壓輸出。 若輸出電流超過過電流保護點,轉換器會迅速降低輸出電壓以維持幾乎固定的電流;當負載降低到低於電流限制值時,輸出電壓開始增加回到轉換器調整值,此種電流限制在轉換器並聯時是需要的。
hiccup是當輸入電流超過過電流保護點時,則關閉轉換器,轉換器重置軟啟動電路,延遲一段時間後重新啟動。若錯誤已經排除則重新啟動,否則轉換器重複關閉_延遲_重新啟動的動作,藉由調整延遲時間與軟啟動特性,DC-DC轉換器設計者可控制輸出電流RMS值於過電流值下。
foldback之電流限制在過載時同時降低輸出電壓與電流。此種方式需要線性調整器限制被動元件的功率,切換式轉換器並不需要,而高電容性或需大遽增電流啟動的負載,則可觸發foldback電路,預防轉換器啟動發生問題。
四、 效率與功率消耗
當轉換器尺寸減小時,效率必須增加,以便保持合理的冷卻要求。但通常效率與功率密度常是轉換器最缺乏的指定參數。許多轉換器的資料說明中,只有典型單一操作點的效率,但就現今越來越密集的組件密度要求而言,單一操作點並不被接受,所以需賣方提供一最小效率的保證。
五、 EMI/EMC承諾
1. 何謂面積關係?
就DC-DC轉換器而言有許多可能的面積關係:
•輸入端傳導放射
•輸出端傳導放射
•輻射放射
•輸入端傳導靈敏度
•輸出端傳導靈敏度
•靜電放電(ESD)
輸出端傳導放射通常隱藏在PARD或雜訊與漣波說明中。
2. 調整率的考量
調整的動作只與末端裝置及如何干擾傳播服務有關,這個觀念非常重要,DC-DC轉換器消費者應該堅持元件對系統的承諾。
3. 輸入傳導放射
轉換器的使用方式與電子結構有很多種,必須注意有效的接地是關鍵問題,這通常是造成EMI性能的主要差異。大部分轉換器輸入端接有濾波器,增加濾波器佔據轉換器寶貴的空間,而這些空間可用來改善效率,降低成本或其他設計需求。
4. 輻射放射
輻射放射包含兩個問題:近場放射與遠場放射。近場放射主要為磁場,可能干擾附近電路;遠場放射主要為電場,牽涉到末端摻品的調整測試,這種輻射會產生直接的影響。故對轉換器賣方對輻射放射標準承諾應詢問有關的測試方法,確定測試裝置可應用於將使用的應用。
5. 靜電放電
轉換器並不容易因靜電放電而產生損傷,但應詢問供應者關於任何敏感測試的結果。

六、 其他應用考量
1. 附加的元件
轉換器需一低阻抗輸入電源,否則會造成電力分配往不穩定的交互作用。一般方法是將一去偶電容盡量靠近輸入端。轉換器也需在輸出端增加電容,以符合暫態響應或雜訊與漣波電壓要求。而熱交換是另一種附加元件的應用。
2. ON/OFF控制
有許多方法可實現DC-DC轉換器邏輯準位ON/OFF控制:
•電氣絕緣的轉換器,其ON/OFF信號參考輸入或輸出信號
ON/OFF動作狀態為邏輯High或邏輯Low
•當ON/OFF動作時轉換器是否運作
•如何驅動ON/OFF信號
3. 並聯與電流分配
DC-DC轉換器常被以並聯方式增加輸出功率,在多個轉換器間緊密的電流容量分配中,較大的可提供最大的負載電流。因此應詢問最多並聯的轉換器數目及並聯的轉換器數目可分散的距離多遠?
4. 遠端檢測
遠端檢測線可能暴露危險,應詢問廠商當遠端檢測線開路、短路、或任何錯誤時將產生什麼影響?

七、 可靠度與壽命
1. 可靠度
可靠度是另一個被指定的項目,其主要產生方式有三種:計算、場資料即可靠度示範。
2. 可靠度計算
最常使用的計算方式是以美國軍規手冊為基準,MIL-HDBK-217電子設備可靠度預估。
3. 可靠度示範
可靠度示範不論是產品已經安裝(場資料)或屋內長時間測試,均以產品的數據資料為基礎。
4. 內定溫度
可靠度隨溫度增加而指數降低是相當重要的參數,因此詢問供應者內部組建在標準操作、最大額定操作、及最壞條件下的溫度為何?
5. 操作溫度的限制
操作時機身溫度或周圍溫度限制為何?當到達機身溫度或周圍溫度限制時,內部哪些元件將到達元件操作溫度限制?這些問題可幫助設計時健全的評估。
6. 壽命限制
通常轉換器的元件壽命限制為鋁製電解電容,當轉換器操作在接近電容額定溫度時,轉換器壽命可能只有幾個月而已。所以廠商使用電容器在DC-DC轉換器時,應仔細確定操作溫度。

八、 評定過程
產品製造評定主要有兩種方法,一是取一些樣品仔細檢測,包含元件之電器特性、溫度特性與機械特性,檢查並確認各單元所指示的性能。另一種方法是取大量的樣品並分模塊測試,大量單元的指示性能特性被確認,此外,單元被迫以週期或超過的限制功率、溫度及負載作測試,若有故障則此缺點必須移開、修正並重新測試。
九、 製造
1. 材料與過程
任何產品製作均已材料為開始,所以確認供應者提供的材料品質及這些材料是否有定期檢查或經供應者評定過。
2. 性能測試
除需考量供應者如何確定產品離開生產工廠時,其性能符合規定要求?是否每個單元百分之百經過測試?在經濟考量上不可能做全部檢查,但必須確認的是性能參數必須絕對符合末端應用。
3. 初期致命故障測試
如何知道產品將裝貨時,初期的故障已經盡可能的被移開了?所以預燒常被拿來使用。
十、參考文獻
[1] Robert V. White "How To Select DC-DC Converter" Conference Proceedings IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition APEC. pp. 111-117, 1995.