电源设想发烧题目经历阐发-KIA MOS管

电源模块发烧阐发

低温对功率密度高的电源模块的靠得住性影响极为大。低温会致使电解电容的寿命降落、变压器漆包线的绝缘特征降落、晶体管破坏、资料热老化、低熔点焊缝开裂、焊点零落、器件之间的机器应力增大等景象。有统计资料标明，电子元件温度每降落2℃，靠得住性降落10%。

一、关头器件的消耗

表1是开关电源关头器件的热消耗本源，领会器件发烧缘由，为散热设想供给现实根本，能疾速定位设想计划。

表1 首要元器件消耗本源

二、开关电源热设想

从表 1领会关头发烧器件和发烧的缘由后，能够从以下两方面动手：

1、从电路规划、器件上削减消耗：如接纳更优的节制体例和手艺、高频软开关手艺、移相节制手艺、同步整流手艺等，别的便是选用低功耗的器件，削减发烧器件的数量，加大加粗印制线的宽度，进步电源的效力；

计划挑选优化热设想

图1是统一个产物的热结果图，图 1 中的A图接纳软驱动手艺计划，图 1 中的B图接纳间接驱动手艺计划，输出输出前提一样，任务30分钟后测试两个产物的关头器件温度，

如表2所示, A图关头器件MOS的温度降幅是B图的32%，关头器件温度降落同时，进步了产物的靠得住性，e以是接纳高频软开关手艺或软驱动手艺，能大幅度降落关头器件的外表温度。

图1 接纳差别驱动计划后的热结果图

表2 首要元器件消耗本源

器件挑选优化热设想

器件的挑选不只须要斟酌电应力，还要斟酌热应力，并留有必然降额余量。图2为一些元件降额曲线，跟着外表温度增添，其额外功率会有所降落。

图2 降额曲线

元器件的封装对器件的温升有很大的影响。如因为工艺的差别，DFN封装的MOS管比DPAK（TO252）封装的MOS管更轻易散热。

前者在一样的消耗前提下，温升会比拟小。普通封装越大的电阻，其额外功率也会越大，在一样的消耗的前提下，外表温升会比拟小。

偶然，电路参数和机能看似一般，但现实上埋没很大的题目。如图3所示，某电路根基机能不题目，但在常温下，用红外热成像仪一测， MOS管的驱动电阻外表温度竟然到达95.2℃。

持久任务或低温环境下，极易呈现电阻烧坏、模块破坏的题目。经由过程调剂电路参数，降落电阻的欧姆热消耗，且将电阻封装由0603改成0805，大大降落了外表温度。

图3 驱动电阻外表温度

PCB设想优化热设想

PCB的铜皮面积、铜皮厚度、板材材质、PCB层数都影响到模块的散热。经常使用的板材FR4（环氧树脂）是很好的导热资料，PCB上元器件的热量能够经由过程PCB散热。特别操纵环境下，也有接纳铝基板或陶瓷基板等热阻更小的板材。

PCB的规划布线也要斟酌到模块的散热：

发烧量大的元件要防止扎堆规划，尽可能坚持板面热量平均散布；

热敏感的元件特别应当阔别热量源；

须要时接纳多层PCB；

功率元件反面敷铜立体散热，并用“热孔”将热量从PCB的一面传到另外一面。

如图4所示，上面两图为不接纳此体例时，MOS管外表温度和反面PCB的温度；上面两图为接纳“反面敷铜立体加热孔”体例后，MOS管外表温度和反面铜立体的温度，能够看出：

MOS管外表温度由98.0℃降落了22.5℃；

MOS管与反面的铜立体的温差大大减小，热孔的传热机能杰出。

图4 反面敷铜加热孔的散热结果

2、利用更有用的散热手艺：操纵传导、辐射、对流手艺将热量转移，这包含接纳散热器、风冷(天然对流和逼迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等体例。

热设想时，还须注重：

对宽压输出的电源模块，高压输出和高压输出的发烧点和热量散布完整差别，需周全评价。短路掩护时的发烧点和热量散布也要评价；

在灌封类电源模块中，灌封胶是一种杰出的导热的资料。模块外部元件的外表温升会进一步降落。

除上述说起的电源热设想技能以外，还能够选用高机能的断绝DC-DC电源模块。

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