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功率更大的负载点DC/DC电源模块

时间:2013-11-02 10:38 点击:
 当发现一款功能合适的稳压器解决方案时,必须对其进行功率损失和热阻评估。倘若这两项参数不能满足系统的散热要求 (特别是当系统必须在高环境温度条件下运作时),就会导致一款原本不错的稳压器解决方案大打折扣。显然,转换效率必须很高,以限制功率损耗,而且封装设计必须具备很低的内部热阻以及很低的环境连接热阻。随着解决方案的缩小,稳压器和电路板之间的热阻面积也减小了,这就使得保持电路板低温度更加困难了,因为电源稳压器通常将大多数功率损耗传导到系统电路板中,从而显著提高了系统的内部温度。
 谈论高功率密度 DC-DC 电源模块稳压器是误导的,因为它不涉及器件温度问题。当系统设计师决定选用一款可满足系统对于 DC/DC 稳压器的电气、物理和电源要求的产品时,应当教会他们从器件的产品手册中寻觅到更多的相关信息。下面举一个例子:如果一个 2cm x 1cm 的 DC/DC 稳压器向负载提供 54W 功率,它的功率密度额定值为 27W/cm2。这一数字也许会给一些设计师留下深刻印象,并满足他们的搜寻要求:想要的功率、想要的尺寸和想要的价格。不过,被忘记的是热量最终会转变成温度上升。如欲获取重要的相关信息,则需研究分析 DC/DC 稳压器的热阻抗,寻找封装的“结点至外壳”、“结点至空气”和“结点至 PCB”热阻数值。
    该器件还有另一个吸引人的属性。它以令人印象深刻的 90% 的效率工作。它消耗 6W 功率,同时提供 54W 输出,所采用的封装具备 20ºC/W 结点至空气的热阻。6W 乘以 20ºC/W,结果为在环境温度之上升高 120ºC。当在 45ºC 的环境温度时,这个似乎令人印象深刻的 DC/DC 稳压器封装结温的计算结果就是 165ºC。165ºC 不是一个令人感觉很好的值,原因有两点:(a) 它高于大多数硅 IC 大约为 120ºC 的最高温度;(b) 它需要特别关注,以保持结温在一个低于 120ºC 的较安全值。
 上述的简单计算有时会被忽视了。一个看似满足所有电气和功率要求的 AC-DC电源模块未能满足系统的热量指导原则,或者被证明由于在安全的温度环境中工作需要采取额外措施,因此用起来太过昂贵。在首次参与评估电压、电流和尺寸等属性时,记着研究 DC/DC 稳压器的热性能是很重要的。
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