电源作为电路系统的“心脏”,其重要性是清楚明了的。在挑选电源模块时,除了要考虑输入电压规模、额定功率、阻隔耐压、功率、纹波&噪声等功能特性外,还需针对其高低温功能和降额规划进行牢靠性测验。
电源能够说是电路系统的“心脏”,为各级电路供给“血液”,其重要性是清楚明了的。那么怎么有用的挑选一款高功能高牢靠性的电源模块呢?咱们首要会重视电源模块的输入电压规模、额定功率、阻隔耐压、功率、纹波&噪声等输入输出特性,判别是否满意自己的运用要求,乃至参照数据手册逐个对照测验各项目标,判别是否和声称的共同。但关于电源模块的牢靠性来说,做完这些仍是远远不够的,还有两个方面是需求深挖测验的,那便是高低温功能和降额规划。
1、高低温功能
一般在不同的运用范畴,对电源模块的作业温度规模要求各异:
高低温测验是用来确认产品在低温、高温两个极点气候环境条件下的适应性和共同性,查看规划余量是否满意。因为元器材的特性在低温、高温的条件下会发生必定的改动,功能参数具有温度漂移特性。所以往往许多电源模块在常温测验经过,一旦拿到高低温环境测验就发现作业不正常或许功能参数显着下降。一起经过长期高温老化能够使元器材的缺点、焊接和安装等出产过程中存在的危险提早露出出来。
电源模块常见的低温文高温不良的现象有:
(1)作业振动,输出电压纹波和噪声变大,频率发生改动,严峻的乃至输出电压跳变,模块啸叫。
(2)发动不良,如发动时输出电压升上波形有显着掉沟,输出电压不安稳,乃至模块彻底发动失效。
(3)带容性负载才能削弱,无法带最大容性负载发动。
(4)发动时输出电压过冲起伏变大,超出规则规模。
(5)重载或满载作业时输出电压显着下降。
(6)高温老化损坏,模块没有输出。
所以,牢靠性高的电源模块有必要确保在高低温等极点条件下作业正常,满意功能参数要求。
2、降额规划
降额规划是将元器材进行降额运用,便是使电子元器材的作业应力恰当低于其规则的额定值,降额运用的器材可延平缓减小其退化,提高了器材的牢靠性,然后也提高了模块的牢靠性。电子元器材的毛病率对电压应力、电流应力和温度应力比较灵敏,所以降额规划首要也是针对这三个方面。电子元器材的降额等级能够参阅《国家军用规范——元器材降额原则GJB/Z35-93》,一般可分红三个降额等级:
(1)Ⅰ级降额:I 级降额是最大的降额,适用于设备毛病将会危及安全,导致使命失利和形成严峻经济损失的状况。
(2)Ⅱ级降额:作业应力减小对元器材牢靠性添加有显着效益,适用于设备毛病会使作业使命降级,或需付出不合理的修理费用。
(3)Ⅲ级降额:Ⅲ级降额是最小的降额,相对来说元器材本钱也较低。适用于设备毛病对作业使命的完结只要小的影响,或可敏捷、经济地加以修正。
下表所示是电源模块常用的一些要害元器材的降额参数要求:
关于电源模块的应力规划,要点重视场效应管(MOS管)、二极管、变压器、功率电感、电解%&&&&&%、限流电阻等。确保全电压规模内涵稳态、瞬态、短路等各种极限条件下都能有满意的降额,以确保产品的牢靠性。例如关于某Vds最高电压为100V的MOS管,作为电源模块的主功率开关管,实测其在最高输入电压下的各种状况(如图1~3所示),最高Vds=67.2V,降额因子0.672,满意Ⅰ级降额,余量很满足。
图1 稳态作业时MOS管波形Vds_max=57.2V
图2 输出短路时MOS管波形Vds_max=67.2V
图3 起机瞬态时MOS管波形Vds_max=59V
因为电源模块越趋于小型化,功率密度相应越来越高,电源模块有关热规划方面的问题特别杰出。特别是对运用有电解电容的电源模块,高温会使电解电容的电解液加快耗费,大大削减电解%&&&&&%的寿数。高温会使元器材资料加快老化,例如使得变压器漆包线的绝缘特性下降,导致绝缘耐压不良乃至形成匝间短路。因而好的热规划不只可延长电源模块和其周围元器材的运用寿数,还可使整个产品发热均匀,削减毛病的发生。
电源模块热规划的根本使命是:经过热规划在满意功能要求的前提下尽或许削减模块内部发生的热量,削减热阻,挑选合理的冷却方法。发热元器材要尽或许使其涣散布局。规划PCB板时要确保印制线的载流容量,印制线的宽度有必要适于电流的传导。关于大功率的贴片元器材,能够选用大面积敷铜箔的方法,以加大PCB的散热面积。电源模块内部可经过填充导热硅胶和树脂等来下降模块内部元器材的温升。关于体积较大的电源模块,能够运用散热片进行散热,添加对流和辐射的表面积然后大大地改进了电子器材的散热作用。
关于还没灌封的电源模块,能够选用红外热成像仪对整个电源模块进行“面”的测温,红外热成像仪便是将物体宣布的不行见红外能量转变为可见的热图画。热图画的上面的不同色彩代表被测物体的不同温度。然后经过剖析,再选用热电偶合作数据收集设备要点对MOS管,整流二极管,变压器等温升高的要害元器材进行“点”的测温。从面到点,严厉测验,确保元器材的温度降额满意要求。
图4 某电源模块常温下的热成像图
例如关于某电源模块,常温长期作业后选用红外热成像仪测验其表面温度如图4所示,其间MOS管常温不灌封实测的最高温度为85.5℃,然后选用热电偶合作数据收集仪对填充灌封胶的制品在高温条件下测验其各种状况下的温度,最高为97.2℃,关于最高温度为175℃的MOS管,其温度降额满意Ⅰ级降额。
所以除了根本功能参数测验,全面的高低温测验,电应力和热应力测验,确保满意的降额规划要求,并经过长期的老化测验,才能够判别电源模块是否安全牢靠。ZLG致远电子自主研制的电源模块,都是经过严厉的降额规划和全面的高低温测验的,产品功能和牢靠性有满意的确保。例如以上所举比如,便是我司E_UHBD-15W系列某类型的部分测验数据,该系列产品输入电压规模宽、功率高、温升低、安稳牢靠,广泛应用于工业操控,电力,通讯、医疗、仪表仪器和轿车电子等很多范畴。