DC /DC電源模塊高溫失效原因

　　2. 5 光電耦合器

　　光電耦合器（ 以下簡(jiǎn)稱(chēng)光耦） 以光為媒介傳輸電信號。它對輸入， 輸出電信號有良好的隔離作用。光耦一般由3 部分組成： 光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動(dòng)發(fā)光二極管（ LED） , 使之發(fā)出一定波長(cháng)的光， 它被光探測器接收而產(chǎn)生光電流， 再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電-光-電的轉換， 從而起到輸入、輸出隔離的作用。由于光耦輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)， 因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。

　　在模塊中， 光耦作為隔離輸入、輸出的重要部件， 同時(shí)將輸出端比較放大器輸出的電流信號傳輸到PWM的9 腳， 而9 腳是PWM 的補償端， 它與比較器的反向輸入端相連， 控制PWM 的11 腳和14 腳輸出脈沖的寬度。從而調整模塊的輸出電壓保持穩定。

　　在本實(shí)驗中， 首先測試模塊中使用的光耦NEC2705 的輸入端電流與輸出端電流的比例系數隨溫度的變化， 輸入端所加電流為11 mA, 結果表明在25 時(shí)，該光耦的電流傳輸比接近1 ：1, 但是隨著(zhù)溫度的升高，輸入電流不變， 輸出端的電流逐漸減小， 大約每升高10 , 光耦的電流傳輸比減小4%, 結果如圖4 所示。

　　然后對工作狀態(tài)中模塊的光耦單獨加熱（ 模塊光耦較大， 可取下焊線(xiàn)后單獨加熱） , 測量模塊的輸出電壓，見(jiàn)圖5。發(fā)現隨著(zhù)溫度的升高， 模塊電壓逐漸下降， 且與模塊整體加熱時(shí)測得的輸出電壓隨溫度上升而下降趨勢基本符合。通過(guò)分析可知， 隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高，電源模塊各元件的功耗增加， 將導致模塊的輸出電壓的下降， 此時(shí)應當通過(guò)光耦連接的反饋電路， 使得PWM輸出的脈寬增加， 提高輸出端的電壓， 但是由于光電耦合器的傳輸效率下降， 不能完全將負反饋的結果傳輸給PWM。使得PWM 輸出脈寬比實(shí)際較窄， 即電壓調整能力降低， 使輸出電壓隨環(huán)境溫度上升而下降 。

圖4 光耦電流傳輸比與溫度T 的關(guān)系。

圖5 輸出電壓與光耦溫度T 的關(guān)系

　　3 結 語(yǔ)

　　綜上所述， 模塊溫度特性表現為： 在溫度小于150 的時(shí)候， 模塊的輸出電壓緩慢下降， 原因是由于光耦電流傳輸比的下降引起； 當溫度大于150 時(shí)， 電源模塊輸出電壓迅速下降， 甚至輸出電壓幾乎為零， 其原因是此時(shí)模塊中變壓器的磁芯溫度接近居里點(diǎn)溫度（ 220 ） 。變壓器作用失效所引起。在此情況中， 如果模塊內部沒(méi)有產(chǎn)生其他的損傷， 當停止加熱， 模塊溫度恢復到室溫， 模塊重新加電， 模塊輸出電壓仍能恢復到正常值。然而， 對于本實(shí)驗中測試的模塊， 當環(huán)境溫度超過(guò)150 左右時(shí)， 由于模塊變壓器的磁芯溫度達到距離點(diǎn)， 使磁芯溫度升高， 該正反饋會(huì )使磁芯溫度迅速升高， 產(chǎn)生的熱量也更多， 造成模塊內部其它器件的損壞，很容易造成模塊的永久損毀。