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今天想写这篇文章来分享在前段时间了解的一个知识点——电源模块的降额曲线。 为什么要写这个呢#xff1f;对于专门做电源的同学来说#xff0c;肯定觉得很简单。但是对于一个非电源行业的人来说#xff0c;曲线应该如何解读#xff…大家好这里是大话硬件。
今天想写这篇文章来分享在前段时间了解的一个知识点——电源模块的降额曲线。 为什么要写这个呢对于专门做电源的同学来说肯定觉得很简单。但是对于一个非电源行业的人来说曲线应该如何解读业内是如何测试出来的不一定十分完全清楚。
这个问题的背景来源于上周我准备做热设计我把电源模块的规格书发热设计的同事他问我规格书上面的降额曲线怎么理解。这里以金升阳的模块作为例子在官网随便找到一个模块电源规格书如下。
看到这个规格书我最开始的理解是一个标称为100W的电源在-20~55℃能输出100W的功率 但是当这个模块放在环境为70℃条件下只能输出70W的功率。于是就把这个理解告诉热设计的同事让他关注设备的温升。
这事本来算是结束了因为我觉得我理解的应该没错完全是符合曲线。但脑海中一直在思考一个问题金升阳明明设计的是一个100W的电源怎么到了70℃只能输出70W不符合实际理解呀难道我把这个电源模块拿到70℃下加上90W的负载整个模块就不能工作吗理论设计的100W输出功率变成了70W的输出能力导致模块带不动90W的负载吗
有了上述的疑问后我一直没有停止上述的思考因为从电源能量传递的角度理解我设计的100W电源器件参数没有改动输出能力不可能平白无故变为70W。于是就查阅了一些电源模块降额设计的资料这才解开了我心中的疑惑。
1. 在70℃环境中电源模块的输出能力变成了70W 不对在70℃环境中其实这个电源模块还是具备100W带载能力。设计是100W在任何温度下都是100W。这里曲线标称降额到70%是指在70℃这个电源模块你要让它安全稳定长时间的工作带载要控制在70W以内并不是电源模块只能输出70W。 假设在70℃环境中让电源带载100W上电一会儿时间电源完全可以输出100W但是可能很快进行过温保护或者某些器件损坏导致无法正常工作。 2. 为什么是降额70%这个数据有什么理论依据 决定电源输出负载大小也就是降额程度的关键因素是电源模块上核心键器件温升。比如变压器MOS管二极管大功率电阻电容。这些核心器件如果温升太高电源模块可能很快就坏了。因此你负载不能带的太高负载越大温升越高上述核心器件参数超过了限制温度要么半导体器件过温失效或者保护要么电容寿命比设计的降低很多。所以想要这个电源模块正常工作这个时候功率控制在70W以内就是安全的。 同理对于下面的输入降额曲线肯定也不是像之前那样肤浅了。
按照之前的理解这个曲线肯定被解读成输入电压在AC110V以下时电源模块没有能力输出100W。现在的理解是在电压降低时根据功率一定电压越低电流越大的原理器件输入级存在整流二极管共模电感等器件这些器件在大电流下自身发热较大为了不超过这些器件以及其他核心器件的通流能力和温升电源模块的功率需要控制在一定功率内这样电流就在一定范围内不会导致器件损坏。
为了验证上面的理解正确与否我又特地请教了在台达专门做电源的大学同学同学的解答和我上面的理解是基本一致。同时同学还告诉我电源行业是怎么把这个曲线测出来的。
大概如下图所示。在电源模块上找到关键器件以及温升较高的器件作为温度检测点热设计有专门的温度探头根据关键器件的温升不超过安全温度限制来调节带载能力。经过多次测试在哪些功率下模块能长时间在该温度下运行此时输出的功率就是降额后的功率。
同步还了解到有些数字电源在进行降额设计时专门有温度监测的功能ADC将读取到的温度反馈到主控中主控根据温度来限制输出负载的能力。原理本质上也是通过某些器件的限制条件温度通流来限制输出功率保证模块在高温低压下能长时间稳定的工作。
电源模块降额曲线对于电源行业内的来说应该比较清楚。但对不熟悉的人来说看似简单的一个曲线里面其实也有些可以挖掘的东西。
借这篇文章还想分享一点体会同样的东西看待它的角度和思考程度的差异慢慢地在影响我们的知识面广度和深度。你简单它就简单你复杂它就复杂。在工作中遇到了问题要深挖细节多思考为什么是这样多了解背后的本质是什么带着为什么的好奇心你会发现同样是工作3年的人慢慢就有了差异。
