电源模块的热设计及其辅助电源的接地问题

　　在这个电子设备发展高速的年代，如果优化电子产品至关重要。而如何保证电子设备的长时间可靠运行，一直困扰着工程师们。简化散热处理是爱浦电子电源变换器模块电源的重要特点之一。造成电子设备故障的原因虽然很多，但是高温是其中重要的因素，温度对电子设备的影响高达60%.由于变换器的效率很高，产生的热量很小，并采用超薄形封装，提供了方便安装和电隔离的散热介面。采取适当的散热措施，可以改善变换器的工作条件，提高系统的平均无故障时间（MTBF），缩小变换器模块的体积，并且还能降低成本、延长使用寿命。下面介绍AIPU电子电源变换器模块有效的散热方法。

　　电源模块产生热量的原因

　　模块电源并非全部输入能量都可变换成输出能量，一部分输入电能将在变换器中变成热能损耗掉。电源模块的输出功率与输入功率之比称为电源模块的效率。效率是电源模块基本的品质因数，它能够用来表示变换器输出功率与功耗的直接关系。估算冷却要求时，首先应根据变换器效率计算出在差情况下的功耗和预期的负载功率。爱浦电源模块是目前效率的变换器之一，新型模块的满载时效率可达到90%以上。

　　电源模块热设计的一些基本原则

　　1、从有利于散热的角度出发，印制版是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于20mm

　　2、在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。

　　3、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流下游。

　　4、对温度比较敏感的器件安置在温度的区域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件是在水平面上交错布局。

　　5、设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。

　　在设计电路时，首先要决定为PWM芯片供电的辅助电源模块是接输出地还是接输入地。在大多数场合中，输入地和输出地之间都有直流隔离。带负载的输出端接输出地。主开关功率晶体管接输入地，即网压供电变换器中整流所得的直流母线的其中一端（在以蓄电池供电的 DC/DC变换器中则为蓄电池的一个输出端）。

　　在调节输出电压时，必须用连接输出地的直流误差放大器来检测输出电压，将其与参考电压比较并放大得到误差电压。该误差电压是参考电压与输出电压的一部分的差值，用于控制脉冲宽度，从而控制接输入地的主功率晶体管的通断。图2.1所示电路是一个典型的例子。

　　由于输出地和输入地间有直流隔离，且其直流电压等级可能相差数十甚至数百伏，所以脚M脉冲不能通过直流耦合直接驱动晶体管。这样，如果误差放大器和脉宽调制器都接输跏地（PwM芯片中的普遍接法），则PwM脉冲必须通过脉冲变压器来克服输出地和输入地隔离的障碍。

　　辅助电源的功能就是产生以输出地为参考、大小为10~15v、功率为1~3w的输出电压：而其输入功率来自连接输入地的电源。这类辅助模块电源常用在刑嘞芯片接输入地的场合。虽然芯片所需能量在主功率晶体管开始工作后可以取自主变压器的一个辅助绕组，但如果驱动关闭（由于过压或过流等原因），能量输送就会中断，无法再为远程显示仪供电。同时，由于来自辅助绕组的电压消失，刖嘞芯片上的电压降低，会使脉宽过大，导致电路不能正常工作。

　　通常来说，由辅助电源为PWM芯片供电比由主功率变压器的辅助绕组供电（自举法）浸加可靠。

　　另一个方法是用光耦跨越输入地和输出地隔离的障碍，将输出电压检测信号送回输入端闲于调制脉宽，控制功率晶体管的通断。但如果不适合由主功率变压器的辅助绕组自举供电，仍然需要与输入共地的辅助电源模块。

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