圖1 穩(wěn)態(tài)工作時(shí)MOS管波形Vds_max=57.2V

圖2 輸出短路時(shí)MOS管波形Vds_max=67.2V

圖3 起機(jī)瞬態(tài)時(shí)MOS管波形Vds_max=59V

由于電源模塊越趨于小型化，功率密度相應(yīng)越來(lái)越高，電源模塊有關(guān)熱設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題尤其突出。特別是對(duì)使用有電解電容的電源模塊，高溫會(huì)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(huì)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(dǎo)致絕緣耐壓不良甚至造成匝間短路。因此好的熱設(shè)計(jì)不僅可延長(zhǎng)電源模塊和其周圍元器件的使用壽命，還可使整個(gè)產(chǎn)品發(fā)熱均勻，減少故障的發(fā)生。

電源模塊熱設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：通過(guò)熱設(shè)計(jì)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(jì)PCB板時(shí)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(duì)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(guò)填充導(dǎo)熱硅膠和樹(shù)脂等來(lái)降低模塊內(nèi)部元器件的溫升。對(duì)于體積較大的電源模塊，可以使用散熱片進(jìn)行散熱，增加對(duì)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。

對(duì)于還沒(méi)灌封的電源模塊，可以采用紅外熱成像儀對(duì)整個(gè)電源模塊進(jìn)行“面”的測(cè)溫，紅外熱成像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。然后經(jīng)過(guò)分析，再采用熱電偶配合數(shù)據(jù)采集設(shè)備重點(diǎn)對(duì)MOS管，整流二極管，變壓器等溫升高的關(guān)鍵元器件進(jìn)行“點(diǎn)”的測(cè)溫。從面到點(diǎn)，嚴(yán)格測(cè)試，保證元器件的溫度降額滿足要求。

圖4 某電源模塊常溫下的熱成像圖

例如對(duì)于某電源模塊，常溫長(zhǎng)時(shí)間工作后采用紅外熱成像儀測(cè)試其表面溫度如圖4所示，其中MOS管常溫不灌封實(shí)測(cè)的最高溫度為85.5℃，然后采用熱電偶配合數(shù)據(jù)采集儀對(duì)填充灌封膠的成品在高溫條件下測(cè)試其各種情況下的溫度，最高為97.2℃，對(duì)于最高溫度為175℃的MOS管，其溫度降額滿足Ⅰ級(jí)降額。

所以除了基本性能參數(shù)測(cè)試，全面的高低溫測(cè)試，電應(yīng)力和熱應(yīng)力測(cè)試，保證足夠的降額設(shè)計(jì)要求，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的老化測(cè)試，才可以判斷電源模塊是否安全可靠。ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)的電源模塊，都是通過(guò)嚴(yán)格的降額設(shè)計(jì)和全面的高低溫測(cè)試的，產(chǎn)品性能和可靠性有足夠的保障。