電源技術(shù)博大精深，應(yīng)用領(lǐng)域也是非常廣泛，從工業(yè)、汽車到光伏和醫(yī)療等都可以看到它的身影。一個完整的系統(tǒng)需要很多模塊組合起來，其中電源模塊是最關(guān)鍵的一部分。對于工程師們而言，電源模塊發(fā)熱是經(jīng)常遇到的難題，本文帶大家來認(rèn)識下電源模塊發(fā)熱的原因及對應(yīng)的預(yù)防措施。

一、電源模塊發(fā)熱的4個常見原因

電源模塊發(fā)熱問題會嚴(yán)重危害模塊的可靠性，使產(chǎn)品的失效率將呈指數(shù)規(guī)律增加。高溫會導(dǎo)致電解電容的壽命降低、變壓器漆包線的絕緣特性降低、晶體管損壞、材料熱老化、低熔點(diǎn)焊縫開裂、焊點(diǎn)脫落、器件之間的機(jī)械應(yīng)力增大等現(xiàn)象。危害如此之大，所以在實(shí)際設(shè)計中，盡可能要避免電源模塊發(fā)熱嚴(yán)重導(dǎo)致整個系統(tǒng)損壞。

1.應(yīng)用場景錯誤

線性電源中常用的是LDO穩(wěn)壓器，其特點(diǎn)是線性調(diào)整，輸出電壓波動小，外圍器件少，成本低，適合負(fù)載較小，對電壓精度要求高的應(yīng)用場景。

但是其天生的弊端是靠能量消耗的方式來進(jìn)行降壓，所以輸出電流一般不會太高。可以簡單理解為LDO線性穩(wěn)壓器是具有一定的內(nèi)部阻抗，電流經(jīng)過時，將一部分能量消耗掉了，流經(jīng)的電流越大，消耗的能量就越多，LDO穩(wěn)壓器的發(fā)熱量就越大。

所以如果將LDO使用在負(fù)載電流過大的場景中，發(fā)熱量就會非常之大。

2.效率太低

在DCDC開關(guān)電壓調(diào)整器中，核心的關(guān)鍵是在內(nèi)部集成的兩個開關(guān)管Q1和Q2，這兩個開關(guān)的品質(zhì)決定了整個DCDC電壓調(diào)整器的效率，市面上大部分DCDC電壓調(diào)整器的效率可以達(dá)到90%以上，當(dāng)你如果選用效率過低的時，多余的能量還是以熱能的形式消耗了，主要是Q1和Q2的內(nèi)阻消耗電流。

3.負(fù)載電流過高

有人的地方就有江湖，同樣，有電流存在的地方就有發(fā)熱。

通常所有的電源模塊都規(guī)定了額定輸出電流參數(shù)，這是對應(yīng)電源調(diào)整芯片或者電源模塊額定允許的最大電流值，如果超出此額定電流后，不一定會立馬損壞，因?yàn)椴还苁?a target="_blank">電源芯片自身，還是設(shè)計好的電源模塊，都有對應(yīng)的散熱措施。

但如果負(fù)載電流超出額定值，那么意味著也就超出原本的散熱方案，所以過高的熱量會導(dǎo)致電源芯片或電源模塊損壞。在實(shí)際設(shè)計中，電源模塊的散熱好壞與PCB的布局及有效覆銅面積有很大關(guān)系，而這一點(diǎn)在設(shè)計定型時就已確定了其能夠承受的熱量，所以不要讓電源超負(fù)荷工作。

通常我們推薦按照負(fù)載最大工作電流值的80%進(jìn)行降額設(shè)計選型。比如負(fù)載最大需求1A電流，那么推薦使用至少能穩(wěn)定持續(xù)提供1.25A輸出的電源芯片或電源模塊。

DCDC電源模塊PCB設(shè)計圖

4.環(huán)境溫度過高

任何電子元器件都有其標(biāo)稱的工作使用溫度范圍，比如普通消費(fèi)類元器件的推薦工作溫度范圍0°C-70°C，做成電子產(chǎn)品后根據(jù)所使用的各個元器件的的耐溫及產(chǎn)品自身散熱情況，通常定義產(chǎn)品使用的環(huán)境溫度0°C-40°C。

這里有個惡性循環(huán)，任何元器件的效率或者性能都會隨著溫度的升高而下降，所以一旦由于工作溫度高導(dǎo)致電源模塊效率下降，那么效率下降后電源模塊自身發(fā)熱就會加劇，從而導(dǎo)致整體熱量進(jìn)步一增加，從而進(jìn)入死循環(huán)，最終可能導(dǎo)致整個電源系統(tǒng)失效。

二、所以如何才能正確的選用電源呢？

7招教會你：

①明確自己的應(yīng)用需求；

②選用合適額定參數(shù)，比如輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、輸出電流等。

③選擇效率高的，通常需要選擇效率在90%以上。

④確認(rèn)所選電源模塊是否采用高質(zhì)模塊量元器件。

⑤確認(rèn)電源模塊或者電源IC是否具有過熱，過載保護(hù)功能。

⑥電源模塊的電路板是否涂有三防漆；

⑦電源模塊有CE、UL認(rèn)證、ROHS認(rèn)證。

總得來說，電源模塊決定了整個電子系統(tǒng)是否能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作，所以選擇合適的電源是設(shè)計的根本，華秋商城特別推出工程師專區(qū)：

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