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，有一點發(fā)熱，僅僅只是因為它正努力地工作著。但高溫對電源模塊的可靠性影響極其大！基于電源模塊熱設計的知識，這一次，我們扒一扒引起電源模塊發(fā)熱的原因。

電源模塊在電壓轉換過程中有能量損耗，產(chǎn)生熱能導致模塊發(fā)熱，降低電源的轉換效率，影響電源模塊正常工作，并且可能會影響周圍其他器件的性能，這種情況需要馬上排查。但什么情況下會造成電源模塊發(fā)熱嚴重呢？具體原因如下所示：

一、使用的是線性電源

線性電源工作原理如下圖1，通過調節(jié)調整管RW改變輸出電壓的大小。由于調整管相當于一個電阻，電流經(jīng)過電阻時會發(fā)熱，導致效率不高。

圖1 線性電源原理圖

為了防止電源模塊發(fā)熱嚴重，可采取以下措施：加大散熱片、實行風冷、導熱材料解決（導熱硅脂、導熱灌封膠）、改用開關電源。

二、負載太小

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

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

圖2 負載太小，并聯(lián)假負載

三、負載過流

電源過載，與電源輕載情況恰好相反，就是電源電路的負載電路存在短路，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。

對于無過流保護的電源模塊，輸出需要穩(wěn)壓、過壓及過流保護的最簡單方法就是在輸入端外接一帶過流保護的線性穩(wěn)壓器，如圖3所示。

圖3 負載過流，增加線性穩(wěn)壓器

四、環(huán)境溫度過高或散熱不良

使用模塊電源前，務必考慮電源模塊的溫度等級和實際需要的工作溫度范圍。根據(jù)負載功率和實際的環(huán)境溫度進行降額設計。

如ZLG致遠電子的P_FLS-1W，標出的降額曲線如下圖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，最大的允許輸出功率為0.8W。

圖4 P_FLS-1W的溫度降額曲線

ZLG致遠電子基于近二十年的電源設計經(jīng)驗積累，自主研發(fā)設計自主電源IC。以ZLG致遠電子P系列全工況優(yōu)選定壓電源為例，在解決模塊電源發(fā)熱的問題上，從方案選擇、元器件選擇到PCB設計突破眾多的技術瓶頸，圖5是ZLG致遠電子P系列電源模塊在25℃、濕度40%~75%，輸入標稱電壓和輸出純阻模式下測得的溫度。

圖5 P系列電源模塊外殼溫度

在灌封類電源模塊中，灌封膠由于良好的導熱性模塊溫度進一步降低。