討論: DC-DC模塊電源設(shè)計和layout中對效率和thermal的綜合考慮
以上是本人的一些淺薄看法,請各位高手多加指導(dǎo),點(diǎn)評.多發(fā)表意見.

szrg兄在"DC/DC模塊電源簡介及常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)"這個貼子里面曾談到,對于1/4磚和1/8磚來說,效率是個重要問題. 現(xiàn)在就個人理解來淺談一下這個問題.
對于1/4磚和1/8磚,效率是個大問題.提高效率的目的是降低LOSS,但關(guān)鍵還是出于thermal考慮.一般情況下, 1/8磚一般情況下的正常散熱能力也就是7W左右.再往上就越來越吃力,散熱的設(shè)計也就更困難,風(fēng)速也會要求得越來越高, 否則只有犧牲功率的derating曲線.  按1/8磚輸出60W來算,LOSS為7W左右時,效率就要求達(dá)到89%. 而要在全范圍輸入電壓,輸出負(fù)載條件下這一點(diǎn)不太好達(dá)到,尤其對于象輸出為1.8V,1.2V等低壓大電流的模塊.
為避免上述情況,設(shè)計前的paper design階段詳盡的計算是必不可少的. 在架構(gòu),主要元件確定后, 下面就是LOSS的詳細(xì)分析和計算, 如果計算出的LOSS過大的話,那么就直接回頭review吧,不用再向前了.
剛才所述的為絕對的thermal情況.另外還有熱平衡的問題. 也就是在模塊上發(fā)熱元件的分布要盡量平均, 這樣才能充分利用模塊本身來散熱. 特別在一些thermal比較critical的情況下, 如果不能充分考慮熱平衡性, 或者因?yàn)槲恢貌患?或者因?yàn)轱L(fēng)扇稍遠(yuǎn), 或者因?yàn)殇併~稍小, 那么某一點(diǎn)的過熱, 哪怕就比相臨元件熱幾度, 就會導(dǎo)致整個模塊設(shè)計的失敗.
對于這種情況,layout自然是最重要的考量.  Layout的不慎將使設(shè)計徹底失敗.另外也提醒我們,paper design階段的計算要結(jié)合到實(shí)際情況來計算,最起碼考慮到散熱器怎么裝, 風(fēng)扇從哪吹, ,margin要留出來.

對于thermal,  談?wù)剮c(diǎn)看法,包括設(shè)計和layout的:
1) 發(fā)熱元件應(yīng)盡量平均地分配在PCB上
2) 光耦,X5R 或 POSCAP 電容, 輸入電感等對溫度敏感元件或耐溫低的元件擺放應(yīng)遠(yuǎn)離熱源
3) 對發(fā)熱高的元件需在元件下方的PCB板上多鋪銅,以降低元件溫度.Mosfet 的應(yīng)考慮在其漏極多鋪銅.
4) 模塊設(shè)計初期階段的熱評估,應(yīng)考慮全范圍的運(yùn)行狀況,來發(fā)現(xiàn)模塊中的熱點(diǎn)并進(jìn)行改善.
5) 另外一個,在thermal考慮中, 鐵芯是個要重點(diǎn)考慮的東東.因?yàn)镃ORE LOSS的曲線大家都看過, 低溫下LOSS高, 高溫下又變高, 只在某一段溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)相對較好. 所以在設(shè)計中應(yīng)限制Core loss占總損耗的比重不要太大,以避免高溫下的惡性循環(huán).
6) 應(yīng)特別檢查模塊在高溫下的效率是否有異常變化.


以上只是一些淺薄的泛泛而談,希望能起到拋磚引玉的效果, 因?yàn)槟K設(shè)計的從始到終, thermal 都是最頭疼的問題, 模塊fail也多在這上面.