電源（yuán）作為電路係統（tǒng）的“心髒”，其重（chóng）要性是顯而易見的。在選擇電源模塊時，除了要考慮輸入電壓範圍、額定功率（lǜ）、隔離耐壓、效率（lǜ）、紋波&噪聲等（děng）性能特性外，還需針對其高低溫試驗和降（jiàng）額設計（jì）進行可靠性測（cè）試。
    電源可以說是電路係統的“心髒”，為各級電路提供“血液”，其重要性是顯而易見的。那麽如（rú）何有效的選擇一款高性能高可靠性的電源模（mó）塊呢？我們首先會關注電源模（mó）塊的輸入電壓範圍、額定功率、隔離耐壓、效（xiào）率、紋波（bō）&噪聲等輸入輸出特性，判（pàn）斷（duàn）是否滿（mǎn）足自己的使用要求，甚至參照數據手冊一一對照測試各項（xiàng）指標，判斷是否和宣稱的（de）一致。但對於電源模塊的可靠性來說，做完（wán）這些還是遠遠不（bú）夠的，還有兩個方麵是（shì）需要深挖測試的（de），那就是高低（dī）溫試驗和降額設計。

    一、高低溫試驗

    一般在不同的使用領域（yù），對電源模塊的工作溫度（dù）範圍要求各異：

    高低溫試驗是用來確定產品在低溫、高溫兩個極端氣候環境條件下的適應性和一（yī）致（zhì）性，檢查設計（jì）餘量是否足夠。因（yīn）為元器件的特性在低溫、高溫的條件下會發生一定的變化，性（xìng）能參數具有（yǒu）溫度漂移特性。所以往往很多電（diàn）源模塊在常溫測試通過，一旦拿（ná）到高低溫環境試驗就發現工作（zuò）不正常或者性能參數明顯下降。同（tóng）時通過長時間高溫（wēn）老化可以使元器件的缺陷、焊接和裝配等生產過程中存在的（de）隱患提前暴露出來。
電源模塊常見（jiàn）的低溫和高溫不良的現（xiàn）象有：
    1、工作振蕩，輸出電壓紋波和噪聲變大，頻率發生改變，嚴重的甚至輸出電壓跳變，模塊嘯叫。
    2、啟（qǐ）動不良，如啟動時輸出電壓升上波形有明顯掉溝，輸出電壓不穩定（dìng），甚至模塊完全啟動失效。
    3、帶（dài）容性負載能力減弱（ruò），無法帶容性負載啟動。
    4、啟動時輸出電壓過衝幅度變大，超出規定範圍。
    5、重載或滿載工作（zuò）時輸出電壓（yā）明顯（xiǎn）降低。
    6、高溫老化損壞，模塊沒有輸出。
    所以，可靠性高的電源模塊（kuài）必須保證在高低溫等極端條件下工作正（zhèng）常，滿（mǎn）足性能參數要求。

    二、降額（é）設計

    降額設計（jì）是將元器件（jiàn）進行降額（é）使用，就是（shì）使（shǐ）電子（zǐ）元器件的工作應力適（shì）當低於其規（guī）定的額（é）定值，降額使用（yòng）的器件可延緩和減小其退（tuì）化，提高（gāo）了（le）器件的可靠性，從而也提高了模塊的可靠性。電（diàn）子元器件的故（gù）障率對電壓應力、電流應力和（hé）溫度應力比較敏感，所以降額（é）設計主要也是針對這三個方麵。電子元器件的降（jiàng）額等級可以參考《國家軍（jun1）用標準——元器件（jiàn）降額準則GJB/Z35-93》，一般可分成三個（gè）降額等級： 
    (1)Ⅰ級降額：I 級降額是的降額，適用於設（shè）備故障將（jiāng）會危及安全，導致任（rèn）務失敗和造成嚴重經濟損失的情況。
    (2)Ⅱ級降額：工作應力減小對元器件可靠性增長有明顯效益，適用於設備故障會使工作任務降級，或需支付不合理（lǐ）的維修費用。 
    (3)Ⅲ級降額：Ⅲ級降額是小的降額，相對來說元器件成（chéng）本也較低（dī）。適用於設備故障對（duì）工作任務的完成（chéng）隻有小的影響，或可迅速、經濟地加以修複。
    下表所（suǒ）示是電源模塊常用的一些關鍵元器件的降額參數要（yào）求：
    對於電源模塊的應力設（shè）計，重點關注場效（xiào）應管(MOS管)、二極管、變壓器、功率電感、電解電容、限流電阻等。保證全電壓範圍內在（zài）穩態、瞬態、短路等各（gè）種極限條件下都能有足夠的降額（é），以保障產品的可靠性。例如對於某（mǒu）Vds電壓為100V的MOS管，作為電源模塊的（de）主功率（lǜ）開關管，實測其在輸入電壓下的各種狀態(如圖1～3所示)，Vds=67.2V，降額因子0.672，滿（mǎn）足Ⅰ級降額，餘量（liàng）很充足（zú）。

圖1 穩態（tài）工作時MOS管波形Vds_max=57.2V

圖2 輸出短路時MOS管（guǎn）波（bō）形Vds_max=67.2V

圖3 起（qǐ）機瞬態時MOS管波形Vds_max=59V

    由於電源模塊越趨於小型化，功率密度相應越來越高，電源模塊有關熱設計方麵的問題（tí）尤其突（tū）出。特別是對使（shǐ）用有電解電容的（de）電源模塊，高溫會使電解電容的電解液加速消耗（hào），大大減少電解電容的（de）壽命（mìng）。高溫會使元器件材料加速老化，例（lì）如使得變壓器漆包線的絕（jué）緣特性降低，導致絕緣耐壓不良甚（shèn）至造成匝間短路（lù）。因此好的熱設計不僅可延長電源模塊和其周圍元器件（jiàn）的使用壽命，還可使整個產品發熱均勻，減少故障的發（fā）生（shēng）。
    電源模塊熱設計的基本任務是：通過熱設計在滿足性能要求的前提下（xià）盡可能減少（shǎo）模塊內部產生的熱量，減少熱阻，選擇合理的冷卻方式。發熱元器件要（yào）盡可能使其分散布局。設計PCB板時（shí）要保證印製線的載流容量，印製線的寬度必須適於電流的（de）傳導。對於大功率的貼片元器件，可以采用（yòng）大麵積敷銅箔的方式（shì），以加大PCB的散熱麵積。電源模塊內部可通過填充（chōng）導熱矽膠和樹脂等來降低模塊內部（bù）元器件的溫（wēn）升。對於體積（jī）較大的電源模塊（kuài），可（kě）以使用散熱片進行散熱，增加對流和輻射的表（biǎo）麵積從而（ér）大大地改善了電子（zǐ）器件的散熱效果。

    對（duì）於還沒灌封的電（diàn）源模塊，可以采用紅外熱成像（xiàng）儀對（duì）整個電（diàn）源模塊進（jìn）行“麵”的（de）測溫，紅外熱成像（xiàng）儀就是將物體發出（chū）的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱（rè）圖像（xiàng）的上麵的不同顏色代（dài）表被測物體的不同（tóng）溫度。然後經過分析，再采用熱電偶配合數據采集設備重點對MOS管（guǎn），整流二極管，變壓器等溫升高的關鍵元（yuán）器件（jiàn）進行“點”的測溫。從（cóng）麵到（dào）點，嚴格測（cè）試，保證元器件的溫（wēn）度降額滿足要求。

圖4 某電源模塊常溫下（xià）的（de）熱成像圖

    例如對於某電源模塊，常溫長時間工作後采（cǎi）用紅外熱成像儀（yí）測試其表麵溫（wēn）度如（rú）圖（tú）4所示，其（qí）中MOS管（guǎn）常溫不灌（guàn）封實測的溫度為85.5℃，然後采用熱電偶配合數據（jù）采集儀對填（tián）充灌封膠的（de）成品在高溫條（tiáo）件下測試其各種情況下的溫度，為97.2℃，對於溫度為175℃的MOS管，其溫度（dù）降額滿足（zú）Ⅰ級降額。
    所以除了基本性能參（cān）數測（cè）試，全麵的高低溫試驗，電應力和熱應力測試，保證足夠的降額設計要求，並通過長時間的老化測試，才可以判斷（duàn）電源模塊是否安全可靠（kào）。