淺析引起電源模塊發(fā)熱的原因

一摸電源模塊的表面，熱乎乎的，模塊壞了？且慢，有一點(diǎn)發(fā)熱，僅僅只是因?yàn)樗Φ毓ぷ髦?。但高溫?duì)電源模塊的可靠性影響極其大！基于電源模塊熱設(shè)計(jì)的知識(shí)，這一次，我們扒一扒引起電源模塊發(fā)熱的原因。

電源模塊在電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中有能量損耗，產(chǎn)生熱能導(dǎo)致模塊發(fā)熱，降低電源的轉(zhuǎn)換效率，影響電源模塊正常工作，并且可能會(huì)影響周?chē)渌骷男阅?，這種情況需要馬上排查。但什么情況下會(huì)造成電源模塊發(fā)熱嚴(yán)重呢？具體原因如下所示：

一、使用的是線(xiàn)性電源

線(xiàn)性電源工作原理如下圖1，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整管RW改變輸出電壓的大小。由于調(diào)整管相當(dāng)于一個(gè)電阻，電流經(jīng)過(guò)電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)致效率不高。

圖1 線(xiàn)性電源原理圖

為了防止電源模塊發(fā)熱嚴(yán)重，可采取以下措施：加大散熱片、實(shí)行風(fēng)冷、導(dǎo)熱材料解決（導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱灌封膠）、改用開(kāi)關(guān)電源。

二、負(fù)載太小

電源輕載，即電源電路負(fù)載阻抗比較大，這時(shí)電源對(duì)負(fù)載的輸出電流比較小。有些電源電路中不允許電源的輕載，否則會(huì)使電源電路輸出的直流工作電壓升高很多，造成對(duì)電源電路的損壞。一般電源模塊有最小的負(fù)載限制，各廠(chǎng)家有所不同，普遍為10%左右。

如果輸出負(fù)載太輕，建議在輸出端并聯(lián)一個(gè)假負(fù)載電阻，如圖2所示。該假負(fù)載電阻功率加上實(shí)際負(fù)載功率之和>10%負(fù)載。

圖2 負(fù)載太小，并聯(lián)假負(fù)載

三、負(fù)載過(guò)流

電源過(guò)載，與電源輕載情況恰好相反，就是電源電路的負(fù)載電路存在短路，使電源電路輸出很大的電流，且超出了電源所能承受的范圍。

對(duì)于無(wú)過(guò)流保護(hù)的電源模塊，輸出需要穩(wěn)壓、過(guò)壓及過(guò)流保護(hù)的最簡(jiǎn)單方法就是在輸入端外接一帶過(guò)流保護(hù)的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，如圖3所示。

圖3 負(fù)載過(guò)流，增加線(xiàn)性穩(wěn)壓器

四、環(huán)境溫度過(guò)高或散熱不良

使用模塊電源前，務(wù)必考慮電源模塊的溫度等級(jí)和實(shí)際需要的工作溫度范圍。根據(jù)負(fù)載功率和實(shí)際的環(huán)境溫度進(jìn)行降額設(shè)計(jì)。

如ZLG致遠(yuǎn)電子的P_FLS-1W，標(biāo)出的降額曲線(xiàn)如下圖4所示，從圖中可明確知道，工作溫度范圍是-40~105℃，在高溫85℃以上后，需降功率使用，在105℃時(shí)，最大的允許輸出功率為0.8W。

圖4 P_FLS-1W的溫度降額曲線(xiàn)

ZLG致遠(yuǎn)電子基于近二十年的電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累，自主研發(fā)設(shè)計(jì)自主電源IC。以ZLG致遠(yuǎn)電子P系列全工況優(yōu)選定壓電源為例，在解決模塊電源發(fā)熱的問(wèn)題上，從方案選擇、元器件選擇到PCB設(shè)計(jì)突破眾多的技術(shù)瓶頸，圖5是ZLG致遠(yuǎn)電子P系列電源模塊在25℃、濕度40%~75%，輸入標(biāo)稱(chēng)電壓和輸出純阻模式下測(cè)得的溫度。

圖5 P系列電源模塊外殼溫度

在灌封類(lèi)電源模塊中，灌封膠由于良好的導(dǎo)熱性模塊溫度進(jìn)一步降低。