電源的溫度降額選型注意事項(xiàng)

 摘要：選擇一款電源可以有很多的參數(shù)依據(jù)，如電壓范圍、輸出電壓、功率、隔離電壓、效率等，稍深入些還有精度、紋波、隔離電壓、EMC、待機(jī)功耗等，比較少會(huì)關(guān)注電源的工作溫度參數(shù)，可能會(huì)由這個(gè)細(xì)節(jié)的疏忽導(dǎo)致因小失大。

一、電源的工作溫度范圍和成本、可靠性問(wèn)題

一般廠家的模塊電源都有幾個(gè)溫度范圍的產(chǎn)品可供選用：商品級(jí)、工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)等，在選擇模塊電源時(shí)，一定要考慮實(shí)際需要的工作溫度范圍，因?yàn)闇囟鹊燃?jí)不同，材料和制造的工藝不同，價(jià)格就相差很大。同時(shí)，選擇的溫度范圍不合適，可能帶來(lái)電源啟動(dòng)不良、工作不穩(wěn)定，甚至燒毀等風(fēng)險(xiǎn)，給產(chǎn)品帶來(lái)很多不可控的風(fēng)險(xiǎn)因素。遵循夠用且留有一定余量的原則，避免殺雞用牛刀的過(guò)度設(shè)計(jì)，可根據(jù)負(fù)載功率和實(shí)際的環(huán)境溫度進(jìn)行降額設(shè)計(jì)。

二、常規(guī)的電源降額選型方法

可以有兩種選擇方法：一是根據(jù)使用功率和封裝形式選擇，如果在體積(封裝形式)一定的條件下，實(shí)際使用功率已經(jīng)接近額定功率，那么模塊標(biāo)稱(chēng)的溫度范圍就必須嚴(yán)格滿(mǎn)足實(shí)際需要甚至略有裕量。

另一種是比較便捷有效的挑選方式：從溫度范圍出發(fā)，結(jié)合使用功率進(jìn)行綜合比較，可以幫助工程師快速找到比較合適的電源型號(hào)。

下面就讓我們來(lái)看一下這種方法的具體內(nèi)容。

首先我們需要保證溫度范圍不僅要滿(mǎn)足工作實(shí)際需求，還要略有余量。參考不同的產(chǎn)品型號(hào)對(duì)于溫度范圍的要求是各不相同的，工程師在進(jìn)行溫度范圍選擇時(shí)，需要在最高溫度、最低溫度的上限以上進(jìn)行考慮，以免出現(xiàn)溫度升高或降低之后系統(tǒng)性能不穩(wěn)定的情況。如，根據(jù)測(cè)試電源比較嚴(yán)苛的高溫和低溫啟動(dòng)方式來(lái)選擇溫度范圍。參考圖 1和圖 2。

圖 1 電源的高溫啟動(dòng)測(cè)試曲線

圖 2 電源的低溫啟動(dòng)測(cè)試曲線

在滿(mǎn)足第一個(gè)條件的情況下，如果工程師出于對(duì)成本的控制問(wèn)題，而選擇了較小溫度范圍的產(chǎn)品，那么就需要選擇功率或封裝更大一些的產(chǎn)品，這樣可以讓溫升降低一些，能夠從一定程度上緩解這一矛盾。

三、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的降額選型

通常來(lái)說(shuō)，機(jī)體降額比例會(huì)隨著功率等級(jí)的不同而發(fā)生變化，一般情況下50W以上的額降值為3-10W/℃，工程師可以通過(guò)這一比例進(jìn)行額降計(jì)算。如果所選擇的是溫度范圍比較寬的產(chǎn)品，模塊電源功率的利用情況也就充分，在封裝方面可以選擇小一些，但對(duì)成本的要求比較高;如果所選擇的是一般溫度范圍產(chǎn)品，價(jià)格和成本就低一些，而功率裕量和封裝形式必須要大一些。這兩種情況都需要工程師在溫度范圍確定的情況下，進(jìn)行折衷考慮。

四、參考廠家手冊(cè)的降額曲線設(shè)計(jì)

一般，負(fù)責(zé)任的廠家，都會(huì)給出明確的功率VS溫度降額曲線，因生產(chǎn)廠家掌握產(chǎn)品具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、器件特性、工藝參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù) ，其給出的降額曲線比較有參考意義，直接按降額曲線設(shè)計(jì)省事省力。

如廣州致遠(yuǎn)電子的E0505FS-1W，標(biāo)出的降額曲線如下圖所示，從圖中可明確知道，工作的溫度范圍是-40~105℃，在高溫85℃以上后，需要降功率使用，在105℃時(shí)，最大的允許輸出功率為0.8W。

圖 3 E_FS-1W 示意圖

圖 4 E0505FS-1W的溫度降額曲線