電源作為電路係統的“心髒”，其重要性是顯而易見的。在選擇電源模塊時，除了要考慮輸入（rù）電壓範圍、額定功率、隔離耐（nài）壓、效率、紋波&噪聲等性能特性外，還需針對其高（gāo）低溫試驗（yàn）和降額設計進行可靠性測試。
    電源可以說是電路係統的“心髒”，為各級電路提供“血液（yè）”，其重要性是顯而易見（jiàn）的。那麽如何有效的選擇一款高性能高可靠性的電源模塊呢？我們首先會關注電源模塊的輸入電（diàn）壓（yā）範圍、額定功率、隔離耐壓、效率、紋（wén）波&噪聲等輸入輸出特性（xìng），判斷是否滿足自己的使用（yòng）要求，甚至參照數據手冊一一對照測試各項指標，判斷是否和宣稱的一致。但對於電源模塊的可靠性來說（shuō），做完（wán）這些還是遠遠不夠的，還有兩（liǎng）個方麵是（shì）需要深挖測試（shì）的，那就是高低溫試驗（yàn）和降額設計。

    一（yī）、高低溫試驗

    一般在不同的使用領域，對電源模塊的工作溫度範圍要求各異（yì）：

    高低溫試驗是用來確定（dìng）產品在低溫、高溫兩（liǎng）個極端氣候環境條件下的適應性和一致性（xìng），檢查設計餘（yú）量是否（fǒu）足夠。因為元器件（jiàn）的特（tè）性（xìng）在低溫、高溫的條件下會發生一定的變化，性能參數具有溫度漂移特（tè）性。所以往（wǎng）往很（hěn）多電源模塊在常溫測試（shì）通過，一旦拿到高低溫環（huán）境試驗（yàn）就發現工作不正常或者性能參數明顯下降。同時通過長時（shí）間高溫老化可以使元器件的缺陷（xiàn）、焊接和裝配等（děng）生（shēng）產過程中存（cún）在的隱患提前暴露出來。
電源模塊常見的（de）低溫和（hé）高溫不良的（de）現象有：
    1、工作振蕩，輸出電壓（yā）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、啟動不良，如啟動時輸出電（diàn）壓升上波形有明顯掉（diào）溝，輸出電壓（yā）不穩定，甚至模塊（kuài）完全啟動失效（xiào）。
    3、帶容性負載（zǎi）能力減弱，無法帶容性負載啟（qǐ）動。
    4、啟動時輸出電壓過衝幅度變大，超出規定範圍。
    5、重載或滿載工作時輸出電壓明顯降低。
    6、高溫（wēn）老化損壞，模塊沒有輸出。
    所以，可靠性高的電源模塊必須保證在高低溫等極端條件下工作正常，滿足性能參數要求。

    二、降額設計

    降額設計是將元器件進行降額使用，就是使電子元器件的工作應力適當低於其規定的額定值，降額使用的器件可延緩和減小其退化，提高了器件（jiàn）的可靠性，從（cóng）而也提高了（le）模塊的可靠性。電子元器件的故障（zhàng）率對電壓應力、電流應（yīng）力和溫度應力比較（jiào）敏感，所以降額（é）設計主要也是針對這三個方麵（miàn）。電子元器件的降額等級可以參考（kǎo）《國（guó）家軍用（yòng）標準——元器件降額準則GJB/Z35-93》，一般可分成三個降額等級： 
    (1)Ⅰ級降額（é）：I 級降額是的（de）降額，適（shì）用於設備故障將會危及安全，導致任務失敗和造成嚴重經濟損失的（de）情況（kuàng）。
    (2)Ⅱ級降額：工作應力減小對元器件可靠（kào）性增長有明顯（xiǎn）效益，適用於設（shè）備故障會（huì）使工作任務降（jiàng）級，或需（xū）支付（fù）不合理的維修（xiū）費用。 
    (3)Ⅲ級降額：Ⅲ級（jí）降額是小的降額，相（xiàng）對來說元器件（jiàn）成本也較低。適用於設備故障對（duì）工作任務的完成隻有小的影響，或可迅速、經濟地加以修複。
    下表所示是電源模塊常用的一些關鍵元器件的降額參數要求：
    對於電源模塊的應力設計，重點關注場效應管(MOS管)、二極（jí）管、變壓器（qì）、功率電感、電解電容、限流電阻等。保（bǎo）證全電壓範圍內在穩態（tài）、瞬態（tài）、短路等各（gè）種極限條件下都能有足夠的降額，以保障產品的可靠性。例如對於某Vds電壓（yā）為100V的MOS管，作為電源模塊的（de）主功率開（kāi）關管，實測其在輸（shū）入電壓下的各種狀態(如圖1～3所示)，Vds=67.2V，降額因子0.672，滿足Ⅰ級降額，餘量很充足（zú）。

圖1 穩態工作時MOS管波形（xíng）Vds_max=57.2V

圖2 輸出短路時MOS管波形Vds_max=67.2V

圖3 起機瞬態時MOS管波形Vds_max=59V

    由於電源模塊（kuài）越趨於小型化，功率密度相應越來越高，電源（yuán）模塊有關熱設計方麵的問題尤（yóu）其突出。特別（bié）是對使用有電解電容的電源模塊，高溫（wēn）會使電解電容的電解液加速消耗，大（dà）大減少電解（jiě）電容的壽命。高溫會使元器件材料加速老化，例如使得（dé）變壓器漆包（bāo）線的絕緣特性降低，導致絕緣耐（nài）壓不良（liáng）甚至造成匝間短路。因此好的熱設計不（bú）僅可（kě）延長電源模塊和其周圍元器件的使用壽命，還可使整個產品發熱均勻，減少故障的發生。
    電源模（mó）塊熱設計的基本任務是：通過（guò）熱設（shè）計在滿足性能要求的前提下盡可能減少模塊內部產生的熱量，減少熱阻，選擇合（hé）理的冷卻方式。發熱元器件要盡可能使其（qí）分散布局。設計PCB板時要保證印（yìn）製線的載流容量，印製線的寬度必須適於電流的傳導。對於大功（gōng）率的貼片元器件（jiàn），可以采用大麵積敷銅箔的方式，以加大PCB的散熱麵積。電（diàn）源模塊內部可通過填充導熱矽膠和樹脂等來降低（dī）模塊內部元器件的溫升。對於體積較大的電源模塊，可以（yǐ）使用散熱片進行散熱，增加對流和輻射的表（biǎo）麵積從而大大地改善了電子器件的散熱效果。

    對於還沒灌封（fēng）的電源模塊，可以采用紅外熱成像儀對整（zhěng）個電源模塊進行“麵”的測溫，紅外熱成像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉（zhuǎn）變為（wéi）可見的熱圖像。熱圖（tú）像（xiàng）的上麵（miàn）的不同顏色代表被測物（wù）體的不同溫度。然（rán）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（èr）極管，變壓器等溫升高的關鍵元器件進行“點”的測溫（wēn）。從麵到（dào）點，嚴格測試（shì），保證元器件的溫度降額滿足要求。

圖4 某電源模塊常溫下的熱成像（xiàng）圖

    例如對於某電（diàn）源模塊，常溫長時間（jiān）工作後采用紅外熱成（chéng）像儀測試其表麵溫度如圖4所示，其中MOS管常溫不（bú）灌封實測的溫度為85.5℃，然後采用熱電偶配合數據采集儀對填充灌封膠的成品在高溫條件下測試其（qí）各種情（qíng）況下的（de）溫度（dù），為97.2℃，對於溫度為175℃的MOS管，其溫度降額滿足Ⅰ級降額（é）。
    所以（yǐ）除了基本性能（néng）參數測試，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（shì），才可以判斷電（diàn）源模塊是否安全可靠。