张飞软硬开源基于STM32 BLDC直流无刷电机驱动器开发视频套件,👉戳此立抢👈

电源模块的可靠性设计有何秘籍?

周立功单片机 2019-04-11 09:56 次阅读

现在电源模块的体积越来越小,功率密度也越来越高,并且模块的工作环境也愈发恶劣,其高低温设计、热设计以及应力问题逐渐引起了各位工程师的重视。电源模块的可靠性设计有何秘籍?本文为你揭晓。

对于一个电源模块来说,首先要满足输入电压范围、额定功率、隔离耐压、效率、纹波&噪声等输入输出特性满足使用要求。而在这之后各位工程师最常关注的参数便是其高低温性能了。

高低温测试

一般在不同的使用领域,对电源模块的工作温度范围要求是不同的:

高低温测试被用来确定产品在低温、高温两个极端气候环境条件下的适应性和一致性。因为元器件的特性在低温、高温的条件下会发生一定的变化,性能参数具有温度漂移特性。所以往往很多电源模块在常温条件下没有问题,但拿到高低温环境测试就发现工作不正常或者性能参数明显下降。

电源模块低温和高温工作常常会造成以下现象:

  • 工作振荡,输出电压纹波和噪声变大,频率发生改变,严重的甚至输出电压跳变,模块啸叫;

  • 启动不良,如启动时输出电压升上波形有明显掉沟,输出电压不稳定,甚至模块完全启动失效;

  • 带容性负载能力减弱,无法带最大容性负载启动;

  • 启动时输出电压过冲幅度变大,超出规定范围;

  • 重载或满载工作时输出电压明显降低;

  • 高温老化损坏,模块没有输出;

   热设计   

电源模块的热设计,简单来说就是:通过热设计在满足性能要求的前提下尽可能减少模块内部产生的热量,减少热阻,选择合理的冷却方式。发热元器件要尽可能使其分散布局。设计PCB板时要保证印制线的载流容量,印制线的宽度必须适于电流的传导。对于大功率的贴片元器件,可以采用大面积敷铜箔的方式,以加大PCB的散热面积。电源模块内部可通过填充导热硅胶和树脂等来降低模块内部元器件的温升。对于体积较大的电源模块,可以使用散热片进行散热,增加对流和辐射的表面积从而大大地改善了电子器件的散热效果。

图中展示的是尚未灌封的某电源模块,常温长时间工作后采用红外热成像仪测试其表面温度。其中MOS管常温不灌封实测的最高温度为85.5℃,然后采用热电偶配合数据采集仪对填充灌封胶的成品在高温条件下测试其各种情况下的温度,最高为97.2℃,对于最高温度为175℃的MOS管,其温度降额满足Ⅰ级降额,性能可谓是比较优异的。

   降额设计   

所谓的降额设计是使零部件的使用应力低于其额定应力的一种设计方法。将元器件进行降额使用使电子元器件的工作应力适当低于其规定的额定值,具体降额等级可以参考《国家军用标准——元器件降额准则GJB/Z35-93》,一般可分成三个降额等级:

   应力设计   

对于电源模块的应力设计,重点关注场效应管(MOS管)、二极管变压器、功率电感、电解电容、限流电阻等。保证全电压范围内在稳态、瞬态、短路等各种极限条件下都能有足够的降额,以保障产品的可靠性。例如对于某Vds最高电压为100V的MOS管,作为电源模块的主功率开关管,实测其在最高输入电压下的各种状态(如图1~3所示),最高Vds=67.2V,降额因子0.672,满足Ⅰ级降额,余量很充足。

图1 稳态工作时MOS管波形Vds_max=57.2V

图2 输出短路时MOS管波形Vds_max=67.2V

图3 起机瞬态时MOS管波形Vds_max=59V

由于电源模块越趋于小型化,功率密度相应越来越高,电源模块有关热设计方面的问题尤其突出。特别是对使用有电解电容的电源模块,高温会使电解电容的电解液加速消耗,大大减少电解电容的寿命。高温会使元器件材料加速老化,例如使得变压器漆包线的绝缘特性降低,导致绝缘耐压不良甚至造成匝间短路。良好的热设计不仅可延长电源模块和其周围元器件的使用寿命,还可使整个产品发热均匀,减少故障的发生。

原文标题:工程师该如何保障电源模块的高低温性能?

文章出处:【微信号:Zlgmcu7890,微信公众号:周立功单片机】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

林超文PCB设计项目综合实战_第4课时:电源模块设计

林超文PCB设计项目综合实战(包含所有PCB项目直播),购买全套课程更优惠!课程地址:http://t.elecfans
发表于 12-18 00:00 97次 阅读
林超文PCB设计项目综合实战_第4课时:电源模块设计

MOS管电路图分析

这个电路工作原理是什么,插入电池,打开开关后U3A导通,那不是漏极拉低,把U3A的栅极拉低?互相矛盾吗 ...
发表于 04-13 10:24 165次 阅读
MOS管电路图分析

双管正激波形异常的问题

今天搭了一个双管正激电路,发现一个很奇怪的现象,就是电路从二极管导通转换至MOS管导通的过程中,二极管好像发生了二次导通...
发表于 04-12 12:03 310次 阅读
双管正激波形异常的问题

PCB电子开关原理图设计

初学者跪求含电源模块的电子开关PCB原理图设计! ...
发表于 04-12 08:22 226次 阅读
PCB电子开关原理图设计

初学者跪求含电源模块的电子开关PCB原理图设计

初学者跪求含电源模块的电子开关PCB原理图设计! ...
发表于 04-12 08:18 205次 阅读
初学者跪求含电源模块的电子开关PCB原理图设计

请问MOS管后沿切相调光对后面的电源有要求吗?

MOS管后沿切相调光,对后面的电源有要求吗?...
发表于 04-12 07:55 40次 阅读
请问MOS管后沿切相调光对后面的电源有要求吗?

一文详解MOS管的检测与更换,看完之后茅塞顿开

随着经济的飞速发展,人们的生活也得到了飞跃式的提高,生活中各类电子产品层出不穷,如:手机、电脑、电视机等相继进入我们的视...
发表于 04-11 12:04 226次 阅读
一文详解MOS管的检测与更换,看完之后茅塞顿开

驱动电源模块的子系统设计

1.3 驱动器子系统设计
的头像 TI视频 发表于 04-11 09:03 115次 观看
驱动电源模块的子系统设计

电源模块的辅助源子系统的分析设计

1.4 反激辅助源子系统设计
的头像 TI视频 发表于 04-11 08:15 109次 观看
电源模块的辅助源子系统的分析设计

350W电源模块的测试数据与总结分析

1.5 350W样机测试数据及总结
的头像 TI视频 发表于 04-11 08:03 116次 观看
350W电源模块的测试数据与总结分析

MOS管参数的相关测试

求助: 请问一下大家对于MOS管参数的测试工装有没有了解的啊? ...
发表于 04-10 17:35 510次 阅读
MOS管参数的相关测试

请问能分析下这个MOS管驱动电路吗?

高手帮忙分析下下。
发表于 04-10 05:12 22次 阅读
请问能分析下这个MOS管驱动电路吗?

请问线性恒流电路mos管电流上不去怎么回事

驱动激光恒流电源  mos管VDS=100V ID=200A Rds=5.5毫欧 VCC 36v  激光器电流要求达到3.5A ...
发表于 04-09 17:04 677次 阅读
请问线性恒流电路mos管电流上不去怎么回事

7个mos简单应用

下面是N型MOS管的一个简单的引用电路,当G端通入高电平,MOS管D、S间导通,此时MOS管导通,电....
的头像 发烧友学院 发表于 04-09 13:47 199次 阅读
7个mos简单应用

MOS管在电路中的应用理解,看完这些你就全明白了

电子产品生产中不可或缺的两个核心“人物”,那便是MOS管与三极管,它们两者都在电路中发挥着重要的效果,尤其是MOS管,深...
发表于 04-09 11:39 695次 阅读
MOS管在电路中的应用理解,看完这些你就全明白了

电源模块输出电压低的原因及解决方法

测量中我们常常会发现,输出电压标称为5V的电源模块实际输出只有4.8V,这是为什么呢?本文将为您介绍....
发表于 04-07 11:05 79次 阅读
电源模块输出电压低的原因及解决方法

Flex电源模块推出BMR469系列产品双输出数字PoL稳压器的介绍

高功率密度和小尺寸可节省电路板空间 灵活的双输出或单输出配置,输出高达80A 可使用Flex Pow....
发表于 04-07 09:28 27次 阅读
Flex电源模块推出BMR469系列产品双输出数字PoL稳压器的介绍

电源模块输出电压变低的原因和解决方法

为什么输出电压标称为5V的电源模块实际输出只有4.8V呢,这里将为您介绍电源模块输出电压低的原因及解....
的头像 MEMS 发表于 04-06 11:40 269次 阅读
电源模块输出电压变低的原因和解决方法

适用于运动控制应用的基于DSP的单芯片电机控制解决方案

消费者,家电,工业和汽车市场对电机控制的复杂解决方案的需求不断增加。根据应用的不同,有多种电机正在使....
的头像 电子设计 发表于 04-06 09:38 305次 阅读
适用于运动控制应用的基于DSP的单芯片电机控制解决方案

电源模块的优点

本视频主要详细介绍了电源模块的优点,分别是设计简单、节省成本和时间、高可靠性、高功率、密度、效率、易....
的头像 发烧友学院 发表于 04-03 16:50 290次 阅读
电源模块的优点

电源模块介绍!为什么电源模块的输出电压会变低?

输出过载是指负载工作功率大于电源模块的额定输出功率,过载情况下电源模块的输出电压明显被拉低。以ZY0....
的头像 周立功单片机 发表于 04-03 15:18 420次 阅读
电源模块介绍!为什么电源模块的输出电压会变低?

MPS新一代的隔离和非隔离电源模块的详细资料说明

本文档的主要内容详细介绍的是MPS新一代的隔离和非隔离电源模块的详细资料说明。
发表于 04-02 08:00 50次 阅读
MPS新一代的隔离和非隔离电源模块的详细资料说明

Vicor推出全系列的48V电源产品,年度最值得的电源管理技术?

英伟达、华为、嘉楠、AMD、赛灵思推出7纳米的CPU、GPU、FPGA和AI处理器,这意味着强大的处....
发表于 03-28 15:32 218次 阅读
Vicor推出全系列的48V电源产品,年度最值得的电源管理技术?

NetPower-兆能电源亮相2019慕尼黑上海电子展

近年来随着电动车市场正在逐渐扩大, 兆能针对电动车市场开发了多个功率等级的标准模块单元,当前功率范围....
的头像 e星球 发表于 03-27 11:36 427次 阅读
NetPower-兆能电源亮相2019慕尼黑上海电子展

第六代Simple Switcher稳压器的EMI性能介绍

视频简介:全新的Simple Switcher竟然能和纳米小子和电源模块并驾齐驱?快来了解第六代Si....
的头像 EE techvideo 发表于 03-27 06:26 179次 观看
第六代Simple Switcher稳压器的EMI性能介绍

电源模块中的EMC前级原理及抗浪涌电路分析

在设计抗浪涌电路前必须先确定相应的“电磁兼容标准”,如IEC/EN 61000-4-5(对应GB/T....
发表于 03-25 14:33 147次 阅读
电源模块中的EMC前级原理及抗浪涌电路分析

定电压非稳压DCDC电源模块的详细数据手册免费下载

A_ S-2W及B_ S-2W电源模块能分别输出正负双路电压和单路电压,隔离1000V,是专门针对线....
发表于 03-22 16:16 80次 阅读
定电压非稳压DCDC电源模块的详细数据手册免费下载

电源模块中EMC前级电路对抗浪涌电路的影响

在设计抗浪涌电路前必须先确定相应的“电磁兼容标准”,如IEC/EN 61000-4-5(对应GB/T....
发表于 03-22 14:47 191次 阅读
电源模块中EMC前级电路对抗浪涌电路的影响

ADI公司首个新产品新闻 快速了解3月新品信息

ADI的 Power by Linear™ 20 VIN μModule®(电源模块)稳压器 LTM....
的头像 人间烟火123 发表于 03-22 08:59 1192次 阅读
ADI公司首个新产品新闻 快速了解3月新品信息

瑞萨电子发布业界领先的10A及15A全封装PMBus电源模块

3 月 18 日,全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社今日宣布,推出一组全封装混合数字DC....
发表于 03-18 20:54 188次 阅读
瑞萨电子发布业界领先的10A及15A全封装PMBus电源模块

Vicor非隔离电源芯片EMI及可靠性设计技术研讨会深圳上海报名启动

作为全球领先的电源解决方案提供商,Vicor不断创新电源技术,推出全新的电源模块与封装技术,为客户提....
发表于 03-18 15:24 165次 阅读
Vicor非隔离电源芯片EMI及可靠性设计技术研讨会深圳上海报名启动

瑞萨电子宣布推出一组全封装混合数字DC/DCPMBus电源模块 峰值效率高达95%

2019 年 3 月 18 日, 全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社(TSE:6723)....
发表于 03-18 11:34 98次 阅读
瑞萨电子宣布推出一组全封装混合数字DC/DCPMBus电源模块 峰值效率高达95%

开关MOS管DS波形到底能得出多少信息?

当MOS管电压上升到A点时,输出整流管导通,初级励磁电感箝位于V1. 此时,漏感和杂散电容谐振, 由....
的头像 电子人才交流中心网工程师 发表于 03-18 11:01 459次 阅读
开关MOS管DS波形到底能得出多少信息?

Flex电源模块宣布推出1/4砖式大功率1300W DC-DC转换器

Flex电源模块(Flex Power Modules)宣布推出一款非隔离式数字IBC(中间总线转换....
发表于 03-12 09:56 391次 阅读
Flex电源模块宣布推出1/4砖式大功率1300W DC-DC转换器

Vicor白板工具介绍

Vicor电源模块 DC-DC、AC-DC电源模块,隔离、非隔离电源模块转换器。来自美国的电源模块专....
的头像 EE techvideo 发表于 03-12 06:29 287次 观看
Vicor白板工具介绍

Vicor电源系统设计工具介绍

Vicor电源模块 DC-DC、AC-DC电源模块,隔离、非隔离电源模块转换器。来自美国的电源模块专....
的头像 EE techvideo 发表于 03-12 06:24 279次 观看
Vicor电源系统设计工具介绍

SIMPLE SWITCHER电源模块介绍

视频简介:本动画短片为您展示TI易电源(SIMPLE SWITCHER)的前世今生。 TI易电源微型....
的头像 EE techvideo 发表于 03-11 06:09 296次 观看
SIMPLE SWITCHER电源模块介绍

MOS管知识最全收录技术参数详解!MOS管的种类及结构

N沟道增强型MOS管在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,....
的头像 电源研发精英圈 发表于 03-10 10:44 1456次 阅读
MOS管知识最全收录技术参数详解!MOS管的种类及结构

应用于BLDC电机驱动应用的STK984-190-E功率集成模块

视频简介:本视频简介安森美半导体创新的、集成的STK984-190E,一款30 A/40 V MOS....
的头像 EE techvideo 发表于 03-07 06:18 246次 观看
应用于BLDC电机驱动应用的STK984-190-E功率集成模块

DC-DC直流电源模块中有哪些容易实现的拓扑选择详细资料说明

较为常见的模块电源分为AC-DC与DC-DC两种。本文将对DC-DC模块电源进行梳理,为大家分析出哪....
发表于 03-04 18:01 147次 阅读
DC-DC直流电源模块中有哪些容易实现的拓扑选择详细资料说明

MicroPAC并行阵列电源模块性能与应用

视频介绍:MicroPAC有一家工厂可以选择"功率削减"模式来管理中间总线配电系统中的并行阵列电源模....
的头像 EE techvideo 发表于 03-04 06:53 306次 观看
MicroPAC并行阵列电源模块性能与应用

如何快速定位与排除电源模块故障的资料说明

电源模块因其模块化设计以及较高的可靠性,已被广泛应用于工业通讯、医疗、电力等领域。在应用过程中,可能....
发表于 03-01 11:35 111次 阅读
如何快速定位与排除电源模块故障的资料说明

如何保证电源模块的高低温性能

现在电源模块的体积越来越小,功率密度也越来越高,并且模块的工作环境也愈发恶劣,其高低温设计、热设计以及应力问题
的头像 电子那些事儿 发表于 03-01 10:37 323次 阅读
如何保证电源模块的高低温性能

雅特生科技宣布推出业界最高额定电流密度的直流电源模块

2019年2月21日,雅特生科技(Artesyn Embedded Technologies) 宣布....
发表于 02-27 14:59 190次 阅读
雅特生科技宣布推出业界最高额定电流密度的直流电源模块

HEX飞控电源模块的使用和电压校准操作说明资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是HEX飞控电源模块的使用和电压校准操作说明资料免费下载。
发表于 02-27 08:00 66次 阅读
HEX飞控电源模块的使用和电压校准操作说明资料免费下载

如何保障电源模块的高低温性能

对于一个电源模块来说,首先要满足输入电压范围、额定功率、隔离耐压、效率、纹波和噪声等输入输出特性满足....
的头像 OFweek工控 发表于 02-26 14:39 418次 阅读
如何保障电源模块的高低温性能

一文计解析MOS管GS并联电阻的作用

在mos管的驱动电路里,某些场合下,会看到这个电阻,在某些场合中,又没有这个电阻.这个电阻的值比较常....
的头像 张飞实战电子 发表于 02-21 18:38 850次 阅读
一文计解析MOS管GS并联电阻的作用

如何平衡电源模块中低电磁干扰的详细设计方法资料说明

电源的电磁干扰水平是设计中最难的部分,设计人员能做的最多就是在设计中进行充分考虑,尤其在布局时。由于....
发表于 02-21 11:34 93次 阅读
如何平衡电源模块中低电磁干扰的详细设计方法资料说明

DCDC电源模块常见故障及解决方案的资料说明

电源模块都是为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模拟电路及其他数字或模拟负载供电。DC-DC电源模....
发表于 02-20 11:12 133次 阅读
DCDC电源模块常见故障及解决方案的资料说明

电源模块输出电压时为什么会变低原因和解决方法分析

 “测量电源模块的输出电压,原本输出5V的模块,怎么只有4.8V了?输出电压变低了,模块坏了?”不是....
发表于 02-20 11:12 194次 阅读
电源模块输出电压时为什么会变低原因和解决方法分析

超牛的MOS管驱动电路分享

当使用5V电源,这时候如果使用传统的图腾柱结构,由于三极管的be有0.7V左右的压降,导致实际最终加....
的头像 玩转单片机 发表于 02-18 14:21 964次 阅读
超牛的MOS管驱动电路分享

采用集成设计电源模块的解决方案

由于较新的应用和系统往往具有多种电压来为数字信号处理器(DSP),微控制器(μC),现场可编程门阵列....
的头像 电子设计 发表于 02-18 08:14 805次 阅读
采用集成设计电源模块的解决方案

反激电源高压MOS管尖峰电流的来源和减小方法

做电源的都测试过流过高压MOS的电流波形,总会发现电流线性上升之前会冒出一个尖峰电流,并且有个时候甚....
发表于 02-17 09:15 299次 阅读
反激电源高压MOS管尖峰电流的来源和减小方法

如何使用电源模块进行低噪声二次电源的模拟电路设计

模拟电子技术作为一门入门性质的技术基础课,其内容与后续的大量专业课都直接关联,因此各理工类院校所有涉....
发表于 02-15 15:15 97次 阅读
如何使用电源模块进行低噪声二次电源的模拟电路设计

浅析mos管防反接保护电路安全措施

通常情况下直流电源输入防反接保护电路是运用二极管的单向导电性来完结防反接保护。
的头像 单片机爱好者 发表于 02-13 16:50 1536次 阅读
浅析mos管防反接保护电路安全措施

MOS管驱动电路详细分析

在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大....
的头像 玩转单片机 发表于 02-13 16:30 1638次 阅读
MOS管驱动电路详细分析

瑞萨电子用电源链串联起美好生活,不断改善着人们的工作和生活方式

作为一种易于设计的紧凑型解决方案,ISL8203M采用散热增强型QFN封装(9mm x 6.5mm ....
的头像 瑞萨电子 发表于 01-29 10:46 3928次 阅读
瑞萨电子用电源链串联起美好生活,不断改善着人们的工作和生活方式

基于电源模块电磁干扰设计

在频域内测量辐射和传导电磁干扰,这就是对已知波形做傅里叶级数展开,本文中我们着重考虑辐射电磁干扰性能....
发表于 01-25 15:09 245次 阅读
基于电源模块电磁干扰设计

液晶电视电源模块EMC设计

液晶电视结构主要包括:液晶显示模块,电源模块,驱动模块(主要包括主驱动板和调谐器板)以及按键模块。一....
发表于 01-25 15:04 286次 阅读
液晶电视电源模块EMC设计

功率MOS管的参数详细分析

在栅源短接,漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同,....
的头像 宽禁带半导体技术创新联盟 发表于 01-22 15:50 983次 阅读
功率MOS管的参数详细分析

什么是电源模块?解决电源模块发热难题的方法

使用的是线性电源导致发热:线性电源工作原理通过调节调整管RW改变输出电压的大小。由于调整管相当于一个....
的头像 电子工程技术 发表于 01-20 10:00 984次 阅读
什么是电源模块?解决电源模块发热难题的方法