選用不同DC/DC 電源模塊的電氣/散熱性能問題探討

先，氣流是通過風速計測量得出的，還是通過容積計算得出的?但是，用于在模塊前端直接測量氣流的熱線風速計能確保氣流測算的準確性最高。其次，氣流形式是擾動的，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現(xiàn)較好的散熱性能，這些性能通常會在模塊產品說明書中予以標明。但是，設計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算得出的。

散熱測試結果評價

雖然大多數(shù)散熱性能通過采用散熱成像攝像頭中的數(shù)據(jù)計算得出，但是實際的測試設置和測量方法會對測量結果產生重大影響。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 時的額定輸出電壓為 3.3V。未受限散熱測量方法用于生成如圖 6 所示的熱降額曲線，而受限散熱測量方法用于生成如圖 7 所示的熱降額曲線。在兩種測試設置方案中，最高組件溫度、安裝方位以及氣流方向都相同。[5]

圖6. 源自未受限測量方法的熱降額曲線。

圖7. 源自受限測量方法的熱降額曲線。當溫度為 70°C、氣流速度為 1.0米/秒(200lfm)時，未受限設置方案中的降額曲線表明，模塊應在最大電流為 18A 的條件下運行(如圖 6 所示);而在氣流受限設置的情況下測量同一模塊時，降額曲線表明，模塊可在最大電流達 23A 的條件下運行(如圖 7 所示)。因此，如果系統(tǒng)設計人員的產品配置與受限設置不一致，將導致重大的風險——模塊的內部組件將在比廠商推薦標準高得多的溫度下運行，從而可能在以后引發(fā)可靠性方面的問題。

小結

系統(tǒng)設計人員常常發(fā)現(xiàn)產品說明書首頁上的輸出電流額定值與熱降額曲線圖所示的實際輸出電流不一致，這種狀況導致產品比較工作相當困難。而且，產品說明書首頁上特別標注的項目也未提及測量降額曲線的測試條件。這就是為什么在進行散熱性能的比較前，設計人員必須查看產品說明書的內頁。在許多情況下，電源模塊實際能輸出的電流通常低于廠商在產品說明書首頁中載明的數(shù)值。這種情況主要是由于測試設置和運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)設計人員必須明確是采用熱成像攝像頭，還是熱電偶來進行溫度測量。其次，系統(tǒng)設計人員還必須弄清楚是在印刷電路板的單點測量溫度，還是出于對更高準確性的考慮，直接在諸如 FET、控制 IC 以及磁性部件等多組件處測量溫度。再者，就是弄清楚散熱測試設置模式。部分廠商采用未受限設置方案;而其他一些廠商采用受限設置方案——從而生成變化更為陡峭的 SOA 曲線。最后，系統(tǒng)設計人員必須弄明白當評價散熱性能時，廠商是否允許內部組件的溫度接近或達到最大溫度限額。為了消除 DC/DC 電源模塊選擇過程中的干擾因素，系統(tǒng)設計人員必須謹慎對待富于創(chuàng)意性的市場營銷宣傳。換言之，系統(tǒng)設計人員必須對散熱數(shù)據(jù)和降額曲線進行仔細、嚴格的核查，或最好在實際應用過程中，通過評價模塊的散熱性能，來比較不同模塊的性能。