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電源模塊可靠性測(cè)試秘籍


  來(lái)源: ZLG致遠(yuǎn)電子 時(shí)間:2018-05-16 作者:ZLG致遠(yuǎn)電子
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對(duì)于電源模塊的應(yīng)力設(shè)計(jì),重點(diǎn)關(guān)注場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)、二極管、變壓器、功率電感、電解電容、限流電阻等。保證全電壓范圍內(nèi)在穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、短路等各種極限條件下都能有足夠的降額,以保障產(chǎn)品的可靠性。例如對(duì)于某Vds最高電壓為100V的MOS管,作為電源模塊的主功率開(kāi)關(guān)管,實(shí)測(cè)其在最高輸入電壓下的各種狀態(tài)(如圖1~3所示),最高Vds=67.2V,降額因子0.672,滿足Ⅰ級(jí)降額,余量很充足。


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?chē)骷氖褂脡勖?,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。例如以上所舉例子,就是ZLG致遠(yuǎn)電子E_UHBD-15W系列某型號(hào)的部分測(cè)試數(shù)據(jù),該系列產(chǎn)品輸入電壓范圍寬、效率高、溫升低、穩(wěn)定可靠,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制,電力,通訊、醫(yī)療、儀表儀器和汽車(chē)電子等眾多領(lǐng)域。

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