振動(dòng)場(chǎng)合的電源模塊該如何選型？

在不同的應(yīng)用環(huán)境，該如何進(jìn)行電源模塊的應(yīng)用選型？選擇合適電源模塊可以延長(zhǎng)模塊的使用壽命，本文主要是介紹在振動(dòng)場(chǎng)合電源模塊可能出現(xiàn)的一些失效形態(tài)和如何選用可靠的電源模塊。

常見(jiàn)存在振動(dòng)的應(yīng)用環(huán)境

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，很多應(yīng)用環(huán)境是存在振動(dòng)情況的，需要考慮電源模塊的選型，存在較大振動(dòng)的常見(jiàn)場(chǎng)合如下：

●   軌道交通：地鐵，高鐵，城際列車(chē)；

●   工程機(jī)械：機(jī)械手、爆破機(jī)械，激光機(jī)器等。

振動(dòng)環(huán)境中，常見(jiàn)電源模塊失效的形態(tài)

振動(dòng)環(huán)境中，有固定頻率，固定方向的擺幅振動(dòng)，器件在這樣的環(huán)境中應(yīng)用可能存在疲勞損傷或是掉件，導(dǎo)致功能喪失。如圖1所示，單列直插的電源模塊在振動(dòng)環(huán)境比較惡劣的情況下應(yīng)用，金屬引腳受到振動(dòng)的擺幅會(huì)大，在反復(fù)的擺動(dòng)下金屬引腳與焊點(diǎn)接觸點(diǎn)產(chǎn)生了金屬疲勞，引腳出現(xiàn)了折斷，產(chǎn)品功能失效。

還有一類(lèi)電源模塊外殼是單靠緊配合的卡扣組裝起來(lái)的，由于緊配合也會(huì)存在公差，上下外殼有輕微松動(dòng)的情況。這類(lèi)電源模塊在長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)環(huán)境中應(yīng)用，緊配合的上下外殼在長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)磨損，卡扣會(huì)被磨掉，卡口會(huì)被磨大，最終會(huì)導(dǎo)致外殼脫落。

開(kāi)板式的電源，PCBA上的器件在振動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合中有脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 振動(dòng)場(chǎng)合導(dǎo)致SIP產(chǎn)品的金屬引腳疲勞折斷圖

電源模塊振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

目前電源模塊的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是參照IEC 60068-2-6:2007 對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T 2423.10-2019《環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fc: 振動(dòng)(正弦)》，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中涉及到幾個(gè)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：振動(dòng)頻率范圍，振幅，加速度，掃描速率，振動(dòng)軸向。具體參數(shù)要求查閱振動(dòng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，不再贅述。

有些行業(yè)有專(zhuān)門(mén)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，比如軌道交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61373車(chē)體1B級(jí)，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)要按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

選型與應(yīng)用處理

從電源模塊在振動(dòng)場(chǎng)合應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的失效形態(tài)，考慮電源模塊選型從封裝和外殼裝配方式等著手。選擇DIP封裝和SMD封裝的會(huì)比SIP封裝的抗振動(dòng)好，DIP的雙列針腳固定，避免了引腳疲勞折斷的情況，SMD封裝的焊點(diǎn)與PCB結(jié)合牢固，不會(huì)脫落。

當(dāng)然并不是在振動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合不能選SIP封裝電源模塊，如果振動(dòng)條件不苛刻的話，SIP封裝的模塊一樣能夠選用，應(yīng)用的時(shí)候需要做一些處理，比如給電源模塊點(diǎn)膠固定，如圖2所示，這樣可以比未做處理的電源模塊使用壽命更長(zhǎng)。

如選開(kāi)板式的電源，在振動(dòng)場(chǎng)合中應(yīng)用，需要選已經(jīng)對(duì)容易脫落的器件進(jìn)行點(diǎn)膠固定的開(kāi)板式電源，才能夠延長(zhǎng)使用壽命。

致遠(yuǎn)電子新推出的E_UHBKD-3W系列產(chǎn)品，E_UHBKD-3W是DIP封裝，由外殼加PCBA和灌封膠組裝而成，灌封膠起到了固定內(nèi)部器件和外殼的作用，封裝尺寸14.00*14.00*10.00mm，具備較強(qiáng)的抗振動(dòng)能力，適用于各種具有振動(dòng)的場(chǎng)景。

圖2 SIP封裝電源模塊點(diǎn)膠固定圖