DC／DC电源模块各方面性能与温度的关系分析

图3：变压器电感量与温度的关系

实验中还测试了电路中的输入输出的其他电感元件的电感量随温度的变化。在整个加热阶段，其他元件的电感量随温度变化很小，与变压器电感量变化相比可以忽略。而且在变压器电感量下降的阶段，其他电感元件的电感量变化仍然较小。

为了校正环境温度与模块因自生热升高的温度，选择一模块，将模块外壳穿孔，并将感温线放到变压器的圆孔内部，测试变压器的温度，通过对测试数据处理，得到变压器温度与环境温度的关系函数：y=1.18x+13。可见变压器的温度远高于电源模块的工作温度。当环境温度为150℃，感温线测试的结果约190℃，由于感温线测试点是变压器圆孔内部的空气，不是变压器的磁芯温度，因此感温线的测量结果比实际的变压器的温度要低很多，由此可以判断变压器的磁芯温度将接近居里点，因此当模块的环境温度超过150℃时，模块中变压器的温度将达到变压器磁芯的居里点温度，此时模块的输出电压几乎为零。

脉宽调制解调器(PWM)

PWM的主要功能是根据输出反馈，调节脉冲波形的占空比，并驱动功率器件，从而得到稳定的直流输出电压。

在该型号电源模块中，PWM-SG3524的功能是提供两路方波信号给三极管和VDMOS，并根据方波信号的宽度控制VDMOS的导通与关断时间。在此试验中，对电路工作状态的PWM-SG3524单独加温，并测试输出方波信号与温度的关系，测得波形没有明显变化;在加温的同时对模块的输入、输出电流电压进行记录，发现随着PWM所在环境温度的升高输入电流与输入电压变化都很小;输出电压与输出电流变化也很小，加热PWM导致电参数变化与模块整体加热电参数相比可以忽略。证明PWM-SG3524对模块的温度特性影响较小。

VDMOS

VDMOS(垂直双扩散场效应晶体管)在模块电路中作为开关器件，在感性负载下工作，承受高尖峰电压和大电流，具有较高的开关损耗和温升，其开关频率可高达130 kHz，在这样高的频率下工作，可能引起内部多种退化机制，导致VDMOS的性能下降，甚至失效。

在本实验中对模块中的VDMOS单独加温，测试模块电学参数的变化，通过测试得到当温度到180℃时，输入电流随温度的升高有较为明显的增加。而输出电压、输出电流随温度的升高变化较小。此外计算模块的输出效率，判断模块是否处在正常工作状态，通过计算可到对VDMOS单独加热到180℃时，模块的输入电流迅速增加。而当温度升至220℃，输出电压几乎没有变化，由于模块在150℃已经失效，而此时单独加热温度已经高达180℃，远高于模块整体加热失效的温度，因此VDMOS的温度特性不是影响输出电压变化的原因。

二极管(SBD)

在模块中使用的二极管有稳压二极管，整流二极管，其中整流二极管在电压转换过程中扮演了重要的角色。在变压器的输出端，两个整流二极管在不同时段导通，使交流脉动电压转换为直流脉动。在本实验中，对电路中的SBD单独加热，发现随着温度的升高，模块的输出电压没有较明显的变化。因此模块在高温工作的环境下，SBD不是引起模块输出电压下降的主要因素。

光电耦合器

光电耦合器(以下简称光耦)以光为媒介传输电信号。它对输入，输出电信号有良好的隔离作用。光耦一般由3部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，它被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电一光一电的转换，从而起到输入、输出隔离的作用。由于光耦输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。