電源模塊的可靠性設(shè)計有何秘籍?為你揭曉
現(xiàn)在電源模塊的體積越來越小,功率密度越來越高,并且模塊的工作環(huán)境也愈發(fā)惡劣,其高低溫設(shè)計、熱設(shè)計以及應(yīng)力問題逐漸引起了各位工程師的重視。電源模塊的可靠性設(shè)計有何秘籍?本文為你揭曉。
對于一個電源模塊來說,首先要滿足輸入電壓范圍、額定功率、隔離耐壓、效率、紋波&噪聲等輸入輸出特性滿足使用要求。
高低溫測試
一般在不同的使用領(lǐng)域,對電源模塊的工作溫度范圍要求不同:
高低溫測試被用來確定產(chǎn)品在低溫、高溫兩個極端氣候環(huán)境條件下的適應(yīng)性和一致性。
電源模塊低溫和高溫工作常常會造成以下現(xiàn)象:
工作振蕩,輸出電壓紋波和噪聲變大,頻率發(fā)生改變,嚴重的甚至輸出電壓跳變;啟動不良,如啟動時輸出電壓升上波形有明顯掉溝,輸出電壓不穩(wěn)定,甚至模塊完全啟動失效;帶容性負載能力減弱,無法帶最大容性負載啟動;啟動時輸出電壓過沖幅度變大,超出規(guī)定范圍;高溫老化損壞,模塊沒有輸出。
熱設(shè)計
電源模塊的熱設(shè)計,簡單來說就是:通過熱設(shè)計在滿足性能要求的前提下盡可能減少模塊內(nèi)部產(chǎn)生的熱量,減少熱阻,選擇合理的冷卻方式。發(fā)熱元器件要盡可能使其分散布局。設(shè)計PCB板時要保證印制線的載流容量,印制線的寬度必須適于電流的傳導(dǎo)。對于大功率的貼片元器件,可以采用大面積敷銅箔的方式,以加大PCB的散熱面積。電源模塊內(nèi)部可通過填充導(dǎo)熱硅膠和樹脂等來降低模塊內(nèi)部元器件的溫升。對于體積較大的電源模塊,可以使用散熱片進行散熱,改善散熱效果。
降額設(shè)計
所謂的降額設(shè)計是使零部件的使用應(yīng)力低于其額定應(yīng)力的一種設(shè)計方法。
由于電源模塊越趨于小型化,功率密度相應(yīng)越來越高,電源模塊有關(guān)熱設(shè)計方面的問題尤其突出。特別是對使用有電解電容的電源模塊,高溫會使電解電容的電解液加速消耗,大大減少電解電容的壽命。高溫會使元器件材料加速老化。良好的熱設(shè)計不僅可延長電源模塊和其周圍元器件的使用壽命,還可使整個產(chǎn)品發(fā)熱均勻,減少故障的發(fā)生。