DC-DC电源模块高温失效原因.pdf

2011年2月15日
现代电子技术
Feb. 201
第34卷第4期
Modern Electronics Technique
Vol 34 No 4
DC/DC电源模块高温失效原因
孟宪磊,吕长志,谢雪松,张小玲
(北京工业大学,北京100124)
摘要:为了得到一款军品级模块因为导致高温失效的原因,通过对模块内部元件加热测试,观测模块电学参数的变
化,并与模块整体加热电学参数变化的结果做比较。得到影响模块输出电学参数变化的最主要的元件,同时对该元件特性
分析,获得元件随温度变化失效的原理。测得其输出电压随环境温度的上升,而缓慢下降的主要原因来自于光耦的温度特
性。环境温度达到150℃左右时,模块内变压器磁芯温度将达到居里点附近,使模块输出电压几乎为零
关键词:DC/DC电源模块;温度特性;输出电压;磁芯温度
中图分类号:TN919-34
文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2011)04-0135-03
Measurement and Analysis on Temperature Characteristics of DC/DC Power Module
MENG Xian lei, LU Chang-zhi, XIE Xue-song, ZHANG Xiao-ling
Beijing University of Technology, Beijing 100124 China
Abstract In order to get the failure reason in high-temperature of military-level module, through heating the internal
components, observing their electrical parameterschange, and comparing the overall heating and component heating, the main
components which impact the clectrical parameterschange of modules output are gained. The mechanism that the components
are failure with the temperature variation can be obtained. The reason that the voltage down slowly with temperature increased
is the temperature characteristic of the optocoupler. When environmental temperature reaches 150 C or so, the core tempera
ture of module transformer can reach near the Curie point, so that the module output voltage is almost zero
Keywords: DC-DC power module; temperature characteristics; output voltage; core temperature
输出电压的稳定)、 VDMOS(功率转换部件,利用其良
0引言
好的开关特性提高转换效率)和肖特基二极管(整流以
DC/DC电源模块(以下简称模块),是一种运用功及滤波,是功率输出的主要部件)リ。
率半导体开关器件实现DC/DC功率变换的开关电源。
它广泛应用于远程及数据通信、计算机、办公自动化设
1电源模块输出电压与工作温度的关系
备、工业仪器仪表、军事、航天等领域,涉及到国民经济
为了摸清电源模块电学参数随温度变化的情况,首
的各行各业,并在远程和数字通信领城有着厂广的应用先对电源模块整体进行加热,测试其输入电流、输出电
前景。随着电子技术的高速发展,开关电源的应用领域流、输出电压(V)电学参数,试验条件:保持输入电压
越来越广泛,所工作的环境也越来越恶劣,统计资料表28,输出负载159,输出电流1A;测试输入电流与输
明,电子元器件温度每升高2C,可靠性下降10%,温
出电压随温度的变化。发现模块的输出电压有较明显
升为50C时的寿命只有温升25℃时的1/6。本文所研
究的电源模块是中电集闭第四十三所研制的广泛用的下降,输人电流?输出电流的变化趋勢不是很明显,其
变化趋势是伴随着温度的升高,电源模块的电压逐渐减
军工的一款高性能DC/DC电源模块。与 Interpoint的
小,而且趋势非常明显,从图1中可见,加热温度在
MHF2815S+相比,具有输出效率高,产生热量少,抗浪
50C,V。m为14.98V;温度为142C时,V。o降为
涌能力高等优点。
在DC/DC电源模块电源结构中主要的元器件有:
14.90V。此外,因为模块的效率是其性能的重要指标,
脉宽调制器(控制转换效率)光电耦合器(输人与输出
当效率下降到一定数值,模块也会因为产生热量过多而
隔离,避免前后级干扰,并传递取样信息给PWM,保持失效。,为此计算了该试验条件下模块效率随温度的变
化,从图2可见模块的效率,随着温度的升高,变化趋势
收稿日期:2010-10-10
更加明显,开始较为缓慢,随着温度的升高而逐渐加快,
基金项目:总装备部基金资助项昌(51323060307)
呈现玻尔兹曼指数分布。在测试中发现当温度升到