关于电源模块敢热设计

模块电源在工作时存在一定的自身功率损耗，也就是说存在着一个转换效率问题。转换效率的高低与输入电压、 输入电压范围、工作温度、输出电压、输出功率有关，转换效率直接影响散热系统的设计。

1. 转换效率和自身损耗的计算 我公司产品的转换效率在技术手册上可以查到。特殊定制的产品，可来电与销售部技术支持咨询，用户也可通过 实验求出转换效率。

计算如下： ŋ = Pout/Pin  ŋ — 转换效率 Pout — 输出功率 Pin — 输入功率 知道模块的效率就可求出电源模块的自身损耗。 即 Pd=Pin-Pout=Pout/ŋ-Pout Pd — 自身损耗

2. 温升的计算 在我公司手册里每一种产品均提供了该型号电源模块的热阻θca，其单位为°C/W。知道热阻θca和自损Pd就可以 准确的求出电源模块的温升ΔT。 计算方法：ΔT = Pd • θca 举例说明：己知我公司产品XX型号模块，其输出参数： Vin输入电压 = 48VDC Vo输出电压 = 12VDC lo输出电流 = 4A Po功率 = 48W ŋ变换效率 = 89% (查手册) 先求出自身损耗Pd Pd=Pout/ŋ-Pout = 48/0.89-48≈6W 查我公司产品手册，假设该型号的θca = 5°C/W, 代入ΔT = Pd • θca = 6W • 5°C/W = 30°C。 由此我们可以得出该模块正常工作时其温升ΔT = 30°C。 温升ΔT是一个很重要的参数，我们知道了温升ΔT和环境温度Ta就可以很方便算出工作壳温TC。 公式为：Tc = Ta+ΔT Tc — 壳温 Ta — 环境温度 ΔT — 温升 如环境温度Ta = 20°C,那么壳温就是 Tc = 20°C+30°C = 50°C 此时再查找我公司产品手册中规定的该模块允许的窩壳温Tcmax，常规工艺模块Tcmax高为85°C，铝基板工 艺模块Tcmax高为100°C，我们计算的壳温Tc=50°C，远低于高允许值，满足Tc<<Tcmax,可以正常使用。在这里 用户还应注意 一个重要的问题：根捶可靠性的计算方法，工作时温度越低可靠性越高，有数据表明电源模块的温度上 升10°C，MTBF就会下降20%，客户根据这个原则，工作时模块的温度应尽可能的低。 手册中查到的高壳温Tcmax是极限值，厂家保证在高温度Tcmax下可以正常工作，但MTBF要降低，这点用 户一定要注意！把温度降下来有多种途径，采用不同的方法会直接影响热阻θca的大小。 安装方式上一般安装和加装散热器安装，加装散热器应考虑不同的物理面积。 散热器的大小影响θca的大小，有关散热器的参数可参照散热器的生产厂家的数据，我公司的电源产品一般均配 有散热器，个别产品备有大小不同规格的散热器供用户选择，凡我公司所配的散热器均标明热阻θca。空气流速为米 每秒M/S，也有用英制单位线性英尺毎分钟LFM。 换算关系近似为： 200LFM=1M/S 凡是我公司配套的散热器均有数据，用户可根据带有散热器的θca热阻代入公式即可算出模块工作时的Tc。 如果用户采用强迫风冷，可根据不同风速M/S下的θca值代入公式，即可得到该风速下的温升ΔT。采用强迫风 冷，增加空气的流速会带来明显的效果，可以大大缩小散热器的物理尺寸，甚至可以不要散热器。但风扇带来体积的 增加和明显的风噪，风扇本身可靠性的MTBF还会直接影响整个电源系统的MTBF，用户要均衡考虑。 安装散热器应注意空气对流的方向问题。