电源的温度降额选型注意事项

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电源的温度降额选型注意事项

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  k0 b$ z. ]2 w  H! z& Y0 r  D7 q摘要：选择一款电源可以有很多的参数依据，如电压范围、输出电压、功率、隔离电压、效率等，稍深入些还有精度、纹波、隔离电压、EMC、待机功耗等，比较少会关注电源的工作温度参数，可能会由这个细节的疏忽导致因小失大。

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一、电源的工作温度范围和成本、可靠性问题
" E9 f4 Y6 ^/ s% V/ C3 A& y0 C一般厂家的模块电源都有几个温度范围的产品可供选用：商品级、工业级、军用级等，在选择模块电源时，一定要考虑实际需要的工作温度范围，因为温度等级不同，材料和制造的工艺不同，价格就相差很大。同时，选择的温度范围不合适，可能带来电源启动不良、工作不稳定，甚至烧毁等风险，给产品带来很多不可控的风险因素。遵循够用且留有一定余量的原则，避免杀鸡用牛刀的过度设计，可根据负载功率和实际的环境温度进行降额设计。
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7 \. e6 l/ m: J  @' [/ Y二、常规的电源降额选型方法
可以有两种选择方法：一是根据使用功率和封装形式选择，如果在体积(封装形式)一定的条件下，实际使用功率已经接近额定功率，那么模块标称的温度范围就必须严格满足实际需要甚至略有裕量。
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; o7 n/ H% B$ _! j另一种是比较便捷有效的挑选方式：从温度范围出发，结合使用功率进行综合比较，可以帮助工程师快速找到比较合适的电源型号。
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6 Y; p1 r  Y$ B, _下面就让我们来看一下这种方法的具体内容。
首先我们需要保证温度范围不仅要满足工作实际需求，还要略有余量。参考不同的产品型号对于温度范围的要求是各不相同的，工程师在进行温度范围选择时，需要在最高温度、最低温度的上限以上进行考虑，以免出现温度升高或降低之后系统性能不稳定的情况。如，根据测试电源比较严苛的高温和低温启动方式来选择温度范围。参考图 1和图 2。


图 1 电源的高温启动测试曲线
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  F6 C/ G; `& X5 c/ n0 h  c4 ^图 2 电源的低温启动测试曲线

在满足第一个条件的情况下，如果工程师出于对成本的控制问题，而选择了较小温度范围的产品，那么就需要选择功率或封装更大一些的产品，这样可以让温升降低一些，能够从一定程度上缓解这一矛盾。
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三、根据经验的降额选型
4 E" `2 J, P& J3 d* M  O7 o通常来说，机体降额比例会随着功率等级的不同而发生变化，一般情况下50W以上的额降值为3-10W/℃，工程师可以通过这一比例进行额降计算。如果所选择的是温度范围比较宽的产品，模块电源功率的利用情况也就充分，在封装方面可以选择小一些，但对成本的要求比较高；如果所选择的是一般温度范围产品，价格和成本就低一些，而功率裕量和封装形式必须要大一些。这两种情况都需要工程师在温度范围确定的情况下，进行折衷考虑。
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四、参考厂家手册的降额曲线设计
一般，负责任的厂家，都会给出明确的功率VS温度降额曲线，因生产厂家掌握产品具体的内部结构、器件特性、工艺参数等关键数据 ，其给出的降额曲线比较有参考意义，直接按降额曲线设计省事省力。
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如广州致远电子的，标出的降额曲线如下图所示，从图中可明确知道，工作的温度范围是-40~105℃，在高温85℃以上后，需要降功率使用，在105℃时，最大的允许输出功率为0.8W。


图 3 E_FS-1W 示意图
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图 4 E0505FS-1W的温度降额曲线

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