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电源模块化是开关电源的发展趋势,其可以提高电源系统的工作可靠性、可用性、使用方便性,缩短电源的维修和维护时间,得到了越来越广泛的应用。而与模块电源相关的技术包括集成电路的制造、封装,高频功率变换、数字化控制、全谐振高频软开关、同步整流、智能化控制、电磁兼容、功率因数校正、电源保护控制、并联均流控制、脉宽调制等技术。
随着半导体工艺和封装技术的改进,高频软开关技术的大量应用,模块电源的功率密度越做越高,模块电源的功率变换效率也越来越高,体积越来越小,出现了芯片级的模块电源。
模块电源设计决定使用年限
模块电源是可以直接安装在印刷电路板上使用的电源模块,它可以用于数字或模拟负载的供电应用场合。
因就LED照明灯具而言,在有限的体积内,LED与电源摆放位置非常接近,且共享散热模块,部份电源器件对热非常敏感,寿命与温度会呈现递减状态。例如,储能电容器在高温时,内部电解液脂化速度与温度呈现类指数型相关,在设计时即应列入考虑因素,因在密封不良的状态,将导致电容寿命比推导时间更早结束。电源模块使用寿命应大于40,000小时在非照明应用的领域中,长寿命电源设计常常不会受关注,如:充电器大多不会对消费者标明寿命规格,但实际上,长寿命电源的设计才是决定LED灯的使用年限。
模块电源温度的特性表现
随着电子技术的高速发展和开关电源应用领域越来越广泛,所工作的环境也越来越恶劣,统计资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,温升为50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。
模块温度特性表现为:在温度小于150℃的时候,模块的输出电压缓慢下降,原因是由于光耦电流传输比的下降引起;当温度大于150℃时,模块电源输出电压迅速下降,甚至输出电压几乎为零,其原因是此时模块中变压器的磁芯温度接近居里点温度(220℃)。变压器作用失效所引起。在此情况中,如果模块内部没有产生其他的损伤,当停止加热,模块温度恢复到室温,模块重新加电,模块输出电压仍能恢复到正常值。然而,对于本实验中测试的模块,当环境温度超过150℃左右时,由于模块变压器的磁芯温度达到距离点,使磁芯温度升高,该正反馈会使磁芯温度迅速升高,产生的热量也更多,造成模块内部其它器件的损坏,很容易造成模块的永久损毁。