如何应对电源模块发热难题？

Question

如题所述

Answer 1

电源技术博大精深，应用领域也是非常广泛，从工业、汽车到光伏和医疗等都可以看到它的身影。一个完整的电源需要很多模块组合起来，其中电源模块就是其中最关键的一部分，国内从事这方面研究的公司也很多，对于工程师们而言，电源模块发热是经常遇到的难题，本文带大家来认识下电源模块发热的原因。

1、什么是电源模块？

电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。
一般来说，这类模块称为负载点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。
电源模块在电压转换过程中有能量损耗，产生热能导致模块发热，降低电源的转换效率，影响电源模块正常工作，并且可能会影响周围其他器件的性能，这种情况需要马上排查，根据资深工程师对笔者反馈，解决电源模块发热有很多方法，下面是一些常见的技巧。

2、解决电源模块发热难题的方法
汇智电子认为使用的是线性电源导致发热：线性电源工作原理通过调节调整管RW改变输出电压的大小。由于调整管相当于一个电阻，电流经过电阻时会发热，导致效率不高。为了防止电源模块发热严重，可采取以下措施，如加大散热片、实行风冷、导热材料解决(导热硅脂、导热灌封胶)、改用开关电源。
负载太小不合适：电源轻载，即电源电路负载阻抗比较大，这时电源对负载的输出电流比较小，有些电源电路中不允许电源的轻载，否则会使电源电路输出的直流工作电压升高很多，造成对电源电路的损坏。一般电源模块有最小的负载限制，各厂家有所不同，一般为10%。如果输出负载太轻，建议在输出端并联一个假负载电阻。
负载过流难题：电源过载，与电源轻载情况恰好相反，就是电源电路的负载电路存在短路，使电源电路输出很大的电流，且超出了电源所能承受的范围。对于无过流保护的电源模块，输出需要稳压、过压及过流保护的最简单方法就是在输入端外接一带过流保护的线性稳压器。
环境温度过高或散热不良：使用模块电源前，务必考虑电源模块的温度等级和实际需要的工作温度范围，根据负载功率和实际的环境温度进行降额设计。

Answer 2

电源模块的热设计，简单来说就是：通过热设计在满足性能要求的前提下尽可能减少模块内部产生的热量，减少热阻，选择合理的冷却方式。

发热元器件要尽可能使其分散布局。设计PCB板时要保证印制线的载流容量，印制线的宽度必须适于电流的传导。

对于大功率的贴片元器件，可以采用大面积敷铜箔的方式，以加大PCB的散热面积。电源模块内部可通过填充导热硅胶和树脂等来降低模块内部元器件的温升。

对于体积较大的电源模块，可以使用散热片进行散热，增加对流和辐射的表面积从而大大地改善了电子器件的散热效果。