今天想寫這篇文章來(lái)分享在前段時(shí)間了解的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——電源模塊的降額曲線。

為什么要寫這個(gè)呢？對(duì)于專門做電源的同學(xué)來(lái)說(shuō)，肯定覺(jué)得很簡(jiǎn)單。但是對(duì)于一個(gè)非電源行業(yè)的人來(lái)說(shuō)，曲線應(yīng)該如何解讀，業(yè)內(nèi)是如何測(cè)試出來(lái)的，不一定十分完全清楚。

這個(gè)問(wèn)題的背景來(lái)源于上周我準(zhǔn)備做熱設(shè)計(jì)，我把電源模塊的規(guī)格書發(fā)熱設(shè)計(jì)的同事，他問(wèn)我規(guī)格書上面的降額曲線怎么理解。這里以金升陽(yáng)的模塊作為例子，在官網(wǎng)隨便找到一個(gè)模塊電源規(guī)格書如下。

看到這個(gè)規(guī)格書，我最開始的理解是：一個(gè)標(biāo)稱為100W的電源，在-20~55℃能輸出100W的功率， 但是當(dāng)這個(gè)模塊放在環(huán)境為70℃條件下，只能輸出70W的功率。于是就把這個(gè)理解告訴熱設(shè)計(jì)的同事，讓他關(guān)注設(shè)備的溫升。

這事本來(lái)算是結(jié)束了，因?yàn)槲矣X(jué)得我理解的應(yīng)該沒(méi)錯(cuò)，完全是符合曲線。但腦海中一直在思考一個(gè)問(wèn)題：金升陽(yáng)明明設(shè)計(jì)的是一個(gè)100W的電源，怎么到了70℃只能輸出70W，不符合實(shí)際理解呀！難道我把這個(gè)電源模塊拿到70℃下加上90W的負(fù)載，整個(gè)模塊就不能工作嗎？理論設(shè)計(jì)的100W輸出功率變成了70W的輸出能力，導(dǎo)致模塊帶不動(dòng)90W的負(fù)載嗎？

有了上述的疑問(wèn)后，我一直沒(méi)有停止上述的思考，因?yàn)閺碾娫茨芰總鬟f的角度理解，我設(shè)計(jì)的100W電源，器件參數(shù)沒(méi)有改動(dòng)，輸出能力不可能平白無(wú)故變?yōu)?0W。于是就查閱了一些電源模塊降額設(shè)計(jì)的資料，這才解開了我心中的疑惑。

1. 在70℃環(huán)境中，電源模塊的輸出能力變成了70W？

不對(duì)，在70℃環(huán)境中，其實(shí)這個(gè)電源模塊還是具備100W帶載能力。設(shè)計(jì)是100W，在任何溫度下都是100W。這里曲線標(biāo)稱降額到70%，是指在70℃，這個(gè)電源模塊你要讓它安全，穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間的工作，帶載要控制在70W以內(nèi)，并不是電源模塊只能輸出70W。

假設(shè)在70℃環(huán)境中，讓電源帶載100W，上電一會(huì)兒時(shí)間，電源完全可以輸出100W，但是可能很快進(jìn)行過(guò)溫保護(hù)，或者某些器件損壞，導(dǎo)致無(wú)法正常工作。

2. 為什么是降額70%？這個(gè)數(shù)據(jù)有什么理論依據(jù)？

決定電源輸出負(fù)載大小，也就是降額程度的關(guān)鍵因素是電源模塊上核心鍵器件溫升。比如，變壓器，MOS管，二極管，大功率電阻，電容。這些核心器件如果溫升太高，電源模塊可能很快就壞了。因此，你負(fù)載不能帶的太高，負(fù)載越大，溫升越高，上述核心器件參數(shù)超過(guò)了限制溫度，要么半導(dǎo)體器件過(guò)溫失效或者保護(hù)，要么電容壽命比設(shè)計(jì)的降低很多。所以，想要這個(gè)電源模塊正常工作，這個(gè)時(shí)候功率控制在70W以內(nèi)就是安全的。

同理，對(duì)于下面的輸入降額曲線肯定也不是像之前那樣膚淺了。

按照之前的理解，這個(gè)曲線肯定被解讀成：輸入電壓在AC110V以下時(shí)，電源模塊沒(méi)有能力輸出100W。現(xiàn)在的理解是：在電壓降低時(shí)，根據(jù)功率一定，電壓越低，電流越大的原理，器件輸入級(jí)存在整流二極管，共模電感等器件，這些器件在大電流下自身發(fā)熱較大，為了不超過(guò)這些器件以及其他核心器件的通流能力和溫升，電源模塊的功率需要控制在一定功率內(nèi)，這樣電流就在一定范圍內(nèi)，不會(huì)導(dǎo)致器件損壞。

為了驗(yàn)證上面的理解正確與否，我又特地請(qǐng)教了在臺(tái)達(dá)專門做電源的大學(xué)同學(xué)，同學(xué)的解答和我上面的理解是基本一致。同時(shí)，同學(xué)還告訴我電源行業(yè)是怎么把這個(gè)曲線測(cè)出來(lái)的。

大概如下圖所示。在電源模塊上找到關(guān)鍵器件以及溫升較高的器件作為溫度檢測(cè)點(diǎn)，熱設(shè)計(jì)有專門的溫度探頭，根據(jù)關(guān)鍵器件的溫升不超過(guò)安全溫度限制，來(lái)調(diào)節(jié)帶載能力。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，在哪些功率下模塊能長(zhǎng)時(shí)間在該溫度下運(yùn)行，此時(shí)輸出的功率就是降額后的功率。

同步還了解到，有些數(shù)字電源在進(jìn)行降額設(shè)計(jì)時(shí)，專門有溫度監(jiān)測(cè)的功能，ADC將讀取到的溫度反饋到主控中，主控根據(jù)溫度來(lái)限制輸出負(fù)載的能力。原理本質(zhì)上也是通過(guò)某些器件的限制條件（溫度，通流），來(lái)限制輸出功率，保證模塊在高溫，低壓下能長(zhǎng)時(shí)間，穩(wěn)定的工作。

電源模塊降額曲線對(duì)于電源行業(yè)內(nèi)的來(lái)說(shuō)，應(yīng)該比較清楚。但對(duì)不熟悉的人來(lái)說(shuō)，看似簡(jiǎn)單的一個(gè)曲線，里面其實(shí)也有些可以挖掘的東西。

審核編輯：劉清