基础电子中的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，但是高温是其中最重要的因素，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 在电子设备的设计中，电源模块的热设计和辅助电源的接地问题是至关重要的。尤其是在现代电子设备高速发展的时代，确保设备的长时间稳定运行是工程师们面临的主要挑战。高温是导致电子设备故障的主要原因之一，据统计，温度对设备的影响占比高达60%。因此，优化散热方案对于提升电源模块的性能和寿命具有显著作用。 电源模块在运行过程中，由于其并非将所有输入能量完全转换为输出能量，部分电能会以热能的形式损耗掉。这主要是由于电源模块的效率不为100%，即输出功率与输入功率之比。高效率的电源模块如AIPU的产品，在满载时能达到90%以上的效率，这减少了热能的产生，但依然需要考虑散热问题。为了计算冷却需求，设计师需要根据变换器的效率估算在最恶劣条件下的功耗和预期负载功率。 热设计的基本原则包括：电源模块宜直立安装，各板间的距离至少保持20mm，以利于空气流通。大功率器件应靠近板边布置，减少传热路径；在垂直方向上，耐热性较差的器件放在冷却气流上游，耐热性好的器件放在下游。此外，器件应按发热量大小分区排列，敏感元件置于低温区，大型器件水平交错布局，以减小相互影响。考虑空气流动路径，合理配置器件或电路板，避免大区域空缺，以免阻碍气流。 在电路设计中，辅助电源模块的接地选择也很关键。通常，输出地与输入地之间存在直流隔离，负载连接输出地，而主开关功率晶体管连接输入地。为了调节输出电压，需要使用连接输出地的直流误差放大器检测输出电压并与参考电压比较，通过脉冲宽度调制(PWM)来控制输入地的主功率晶体管。在输出地与输入地之间存在较大电压差的情况下，PWM脉冲需要通过脉冲变压器或光耦合器进行隔离传输。 辅助电源模块的作用是提供一个以输出地为参考的稳定电压，例如10~15V，功率1~3W，其输入电源连接输入地。这种电源模块适用于PWM芯片接输入地的情况，保证即使主功率晶体管关闭，也能为远程显示器和其他元件供电，增加系统可靠性。相比依赖主功率变压器辅助绕组的自举方法，独立的辅助电源模块更稳定，因为它能持续为PWM芯片供电，防止电压波动导致的异常工作状态。 电源模块的热设计与辅助电源的接地策略是保证电子设备高效、稳定、安全运行的关键要素。设计师需要综合考虑效率、散热、布局以及电气隔离等因素，以实现最佳的系统性能和寿命。