選用不同DC/DC 電源模塊的電氣/散熱性能問(wèn)題探討

先，氣流是通過(guò)風(fēng)速計(jì)測(cè)量得出的，還是通過(guò)容積計(jì)算得出的?但是，用于在模塊前端直接測(cè)量氣流的熱線風(fēng)速計(jì)能確保氣流測(cè)算的準(zhǔn)確性最高。其次，氣流形式是擾動(dòng)的，還是分層的?而分層氣流屬于更為保守的方法。目前，部分 DC/DC 電源模塊既有水平封裝形式，也有垂直封裝形式。其中一些安裝方位能實(shí)現(xiàn)較好的散熱性能，這些性能通常會(huì)在模塊產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中予以標(biāo)明。但是，設(shè)計(jì)人員必須了解其他安裝方位的散熱性能，并了解降額曲線是基于最佳方位還是最差方位測(cè)算得出的。

散熱測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)

雖然大多數(shù)散熱性能通過(guò)采用散熱成像攝像頭中的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，但是實(shí)際的測(cè)試設(shè)置和測(cè)量方法會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。圖 6 和圖 7 顯示了隔離式四分之一磚型電源模塊的一組熱降額曲線，該模塊在電流為 30A 時(shí)的額定輸出電壓為 3.3V。未受限散熱測(cè)量方法用于生成如圖 6 所示的熱降額曲線，而受限散熱測(cè)量方法用于生成如圖 7 所示的熱降額曲線。在兩種測(cè)試設(shè)置方案中，最高組件溫度、安裝方位以及氣流方向都相同。[5]

圖6. 源自未受限測(cè)量方法的熱降額曲線。

圖7. 源自受限測(cè)量方法的熱降額曲線。當(dāng)溫度為 70°C、氣流速度為 1.0米/秒(200lfm)時(shí)，未受限設(shè)置方案中的降額曲線表明，模塊應(yīng)在最大電流為 18A 的條件下運(yùn)行(如圖 6 所示);而在氣流受限設(shè)置的情況下測(cè)量同一模塊時(shí)，降額曲線表明，模塊可在最大電流達(dá) 23A 的條件下運(yùn)行(如圖 7 所示)。因此，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的產(chǎn)品配置與受限設(shè)置不一致，將導(dǎo)致重大的風(fēng)險(xiǎn)——模塊的內(nèi)部組件將在比廠商推薦標(biāo)準(zhǔn)高得多的溫度下運(yùn)行，從而可能在以后引發(fā)可靠性方面的問(wèn)題。

小結(jié)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員常常發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)首頁(yè)上的輸出電流額定值與熱降額曲線圖所示的實(shí)際輸出電流不一致，這種狀況導(dǎo)致產(chǎn)品比較工作相當(dāng)困難。而且，產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)首頁(yè)上特別標(biāo)注的項(xiàng)目也未提及測(cè)量降額曲線的測(cè)試條件。這就是為什么在進(jìn)行散熱性能的比較前，設(shè)計(jì)人員必須查看產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的內(nèi)頁(yè)。在許多情況下，電源模塊實(shí)際能輸出的電流通常低于廠商在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)首頁(yè)中載明的數(shù)值。這種情況主要是由于測(cè)試設(shè)置和運(yùn)行條件的差異造成的。

首先，為了弄清楚模塊的散熱性能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須明確是采用熱成像攝像頭，還是熱電偶來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量。其次，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須弄清楚是在印刷電路板的單點(diǎn)測(cè)量溫度，還是出于對(duì)更高準(zhǔn)確性的考慮，直接在諸如 FET、控制 IC 以及磁性部件等多組件處測(cè)量溫度。再者，就是弄清楚散熱測(cè)試設(shè)置模式。部分廠商采用未受限設(shè)置方案;而其他一些廠商采用受限設(shè)置方案——從而生成變化更為陡峭的 SOA 曲線。最后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須弄明白當(dāng)評(píng)價(jià)散熱性能時(shí)，廠商是否允許內(nèi)部組件的溫度接近或達(dá)到最大溫度限額。為了消除 DC/DC 電源模塊選擇過(guò)程中的干擾因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須謹(jǐn)慎對(duì)待富于創(chuàng)意性的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)宣傳。換言之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須對(duì)散熱數(shù)據(jù)和降額曲線進(jìn)行仔細(xì)、嚴(yán)格的核查，或最好在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)評(píng)價(jià)模塊的散熱性能，來(lái)比較不同模塊的性能。