現在電源模組的體積越來越小，功率密度也越來越高，並且模組的工作環境也愈發惡劣，其高低溫設計、熱設計以及應力問題逐漸引起了各位工程師的重視。電源模組的可靠性設計有何秘籍？本文為你揭曉。
對於乙個電源模組來說，首先要滿足輸入電壓範圍、額定功率、隔離耐壓、效率、紋波和雜訊等輸入輸出特性滿足使用要求。而在這之後各位工程師最常關注的引數便是其高低溫效能了。
一般在不同的使用領域，對電源模組的工作溫度範圍要求是不同的：
高低溫測試被用來確定產品在低溫、高溫兩個極端氣候環境條件下的適應性和一致性。因為元器件的特性在低溫、高溫的條件下會發生一定的變化，效能引數具有溫度漂移特性。所以往往很多電源模組在常溫條件下沒有問題，但拿到高低溫環境測試就發現工作不正常或者效能引數明顯下降。
帶容性負載能力減弱，無法帶最大容性負載啟動；
工作振盪，輸出電壓紋波和雜訊變大，頻率發生改變，嚴重的甚至輸出電壓跳變，模組嘯叫；
啟動時輸出電壓過衝幅度變大，超出規定範圍；
高溫老化損壞，模組沒有輸出；
啟動不良，如啟動時輸出電壓公升上波形有明顯掉溝，輸出電壓不穩定，甚至模組完全啟動失效；
過載或滿載工作時輸出電壓明顯降低；
電源模組的熱設計，簡單來說就是：通過熱設計在滿足效能要求的前提下盡可能減少模組內部產生的熱量，減少熱阻，選擇合理的冷卻方式。
發熱元器件要盡可能使其分散布局。設計pcb板時要保證印製線的載流容量，印製線的寬度必須適於電流的傳導。
對於大功率的貼片元器件，可以採用大面積敷銅箔的方式，以加大pcb的散熱面積。電源模組內部可通過填充導熱矽膠和樹脂等來降低模組內部元器件的溫公升。
對於體積較大的電源模組，可以使用散熱片進行散熱，增加對流和輻射的表面積從而大大地改善了電子器件的散熱效果。
圖中展示的是尚未灌封的電源模組，常溫長時間工作後採用紅外熱成像儀測試其表面溫度。其中mos管常溫不灌封實測的最高溫度為85．5℃，然後採用熱電偶配合資料採集儀對填充灌封膠的成品在高溫條件下測試其各種情況下的溫度，最高為97．2℃，對於最高溫度為175℃的mos管，其溫度降額滿足ⅰ級降額，效能可謂是比較優異的。
所謂的降額設計是使零部件的使用應力低於其額定應力的一種設計方法。將元器件進行降額使用使電子元器件的工作應力適當低於其規定的額定值，具體降額等級可以參考《國家軍用標準——元器件降額準則gjb／z35－93》，一般可分成三個降額等級：
對於電源模組的應力設計，重點關注場效電晶體（mos管）、二極體、變壓器、功率電感、電解電容、限流電阻等。保證全電壓範圍內在穩態、瞬態、短路等各種極限條件下都能有足夠的降額，以保障產品的可靠性。例如對於某vds最高電壓為100v的mos管，作為電源模組的主功率開關管，實測其在最高輸入電壓下的各種狀態（如圖1～3所示），最高vds＝67．2v，降額因子0．672，滿足ⅰ級降額，餘量很充足。
圖1 穩態工作時mos管波形vds＿max＝57．2v
圖2 輸出短路時mos管波形vds＿max＝67．2v
圖3 起機瞬態時mos管波形vds＿max＝59v
由於電源模組越趨於小型化，功率密度相應越來越高，電源模組有關熱設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組，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，例如使得變壓器漆包線的絕緣特性降低，導致絕緣耐壓不良甚至造成匝間短路。良好的熱設計不僅可延長電源模組和其周圍元器件的使用壽命，還可使整個產品發熱均勻，減少故障的發生。
電源模組救援
由於許多方面的技術進步，越來越多的 商提供電源模組。現在是時候利用新一代的電源模組了。選擇功率模組的過程是很重要的，設計者需要根據價值 效能和尺寸 和成本效益來選擇最佳的解決方案。對高密度電路板和減小系統尺寸的要求推動了更小的dc dc解決方案的需求，這導致了功率模組的發展。動力模組技術進入大眾市場...
硬體電源模組設計與思考
最近一直搞嵌入式方面的學習，發現自己在初學嵌入式方面有著很多很多的疑問，我想大多數沒有多少經驗的朋友們剛剛踏入嵌入式領域也會有著與我相同的疑問，因此，我想在此寫一系列文章，分享自己在嵌入式學習方面遇到的疑問以及心得，希望高手們指出文章中的錯誤，也歡迎與我一樣的初學者提出你的疑問我們一起來學習和討論，...
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