一、高可靠电子系统对电源的特殊要求

高可靠电子系统（如航空电子、国防装备、卫星载荷、深海探测设备等）对电源子系统有着远超常规工业应用的要求。这些要求可以概括为四个方面：极端环境下稳定工作、超长使用寿命、抗辐射和抗干扰能力、以及故障情况下的安全降级能力。

微功率DC/DC变换器在高可靠系统中通常承担信号链隔离供电、传感器参考电源、通信接口隔离电源等功能角色。虽然功率等级不高（通常1W级别），但其性能直接影响信号链的精度和系统的整体可靠性。

二、电源架构设计考量

在高可靠系统中，电源架构的设计需要遵循"简洁可靠"的原则。对于微功率隔离供电场景，采用单路隔离型DC/DC变换器是最简洁的方案。以JLHCR01系列为例，其推挽拓扑结构内部实现了同步功能，电路拓扑简洁，元器件数量少，从根本上降低了因元器件失效导致系统故障的概率。

在需要多路隔离供电的系统中，可以考虑采用多路独立变换器的方案，而非依赖单台变换器的多路输出。独立方案的优势在于各路输出之间互不影响，单路故障不会扩散至其他通道，提高了系统的容错能力。

三、降额设计策略

降额设计是提高电子系统可靠性的经典方法。其核心思想是让元器件在低于其额定极限的条件下工作，从而降低失效率。对于微功率DC/DC变换器，降额设计主要体现在以下几个方面：

功率降额：选择额定功率大于实际需求的变换器型号。例如，如果后级电路的实际功耗为0.6W，选择1W额定功率的变换器（如JLHCR01系列）可使变换器在60%的负载率下工作，有效降低内部温升，提升长期可靠性。

输入电压降额：在输入电压范围的选择上，确保变换器的最大输入电压额定值高于系统可能出现的最高输入电压，并留有适当裕量。

温度降额：在热设计中，确保变换器在最恶劣工况下的内部结温低于其最大允许结温，并保留足够的温度裕量。JLHCR01系列支持-55℃至125℃的工作温度范围，为高温环境下的降额设计提供了较大的空间。

四、EMC与防护设计

在高可靠系统中，电磁兼容性（EMC）设计是电源子系统不可忽视的环节。DC/DC变换器作为开关电源，其内部的高频开关动作会产生传导和辐射干扰。

在输入端，建议设置LC滤波网络以抑制变换器的高频开关噪声向供电母线传导。在输出端，可根据后级电路的敏感度增加额外的滤波措施。JLHCR01系列的输出纹波电压峰峰值不超过50mV，在微功率产品中属于较优水平，但仍需结合系统级EMC要求进行综合设计。

此外，输入端的瞬态电压抑制（TVS）和反接保护也是防护设计的重要内容。在系统上电、断电或负载突变时，供电母线上可能出现瞬态电压尖峰，TVS器件可有效钳制这些尖峰，保护变换器免受损坏。

五、可靠性增长措施

在高可靠系统中，除了合理的选型和设计外，还需采取一系列可靠性增长措施：

老练筛选：通过高温老练和温度循环筛选，剔除早期失效产品，提高使用阶段的可靠性水平。GJB 2438B-2017标准对此有明确的规定。

冗余设计：对于极端可靠性要求的场景，可采用主备冗余方案。正常工作时主路变换器供电，当检测到主路故障时自动切换至备份通路。

定期监测：在系统运行过程中，通过监测变换器的输出电压、温度等参数，及时发现性能退化的趋势，实现预测性维护。

六、结语

微功率DC/DC变换器在高可靠电子系统中的应用需要系统性的设计思维，从架构选择、参数匹配、降额设计到防护策略，每个环节都需要仔细考量。JLHCR01系列微功率DC/DC变换器以其宽温工作能力、陶瓷封装、100%国产化等特点，为高可靠电源设计提供了可靠的基础器件选择。青岛智腾微电子可为客户提供系统级的技术支持，详情请访问www.zitnpower.com。