【導(dǎo)讀】在不同的應(yīng)用環(huán)境,該如何進(jìn)行電源模塊的應(yīng)用選型?選擇合適電源模塊可以延長模塊的使用壽命,本文主要是介紹在振動場合電源模塊可能出現(xiàn)的一些失效形態(tài)和如何選用可靠的電源模塊。
常見存在振動的應(yīng)用環(huán)境
在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,很多應(yīng)用環(huán)境是存在振動情況的,需要考慮電源模塊的選型,存在較大振動的常見場合如下:
● 軌道交通:地鐵,高鐵,城際列車;
● 工程機(jī)械:機(jī)械手、爆破機(jī)械,激光機(jī)器等。
振動環(huán)境中,常見電源模塊失效的形態(tài)
振動環(huán)境中,有固定頻率,固定方向的擺幅振動,器件在這樣的環(huán)境中應(yīng)用可能存在疲勞損傷或是掉件,導(dǎo)致功能喪失。如圖1所示,單列直插的電源模塊在振動環(huán)境比較惡劣的情況下應(yīng)用,金屬引腳受到振動的擺幅會大,在反復(fù)的擺動下金屬引腳與焊點(diǎn)接觸點(diǎn)產(chǎn)生了金屬疲勞,引腳出現(xiàn)了折斷,產(chǎn)品功能失效。
還有一類電源模塊外殼是單靠緊配合的卡扣組裝起來的,由于緊配合也會存在公差,上下外殼有輕微松動的情況。這類電源模塊在長時間的振動環(huán)境中應(yīng)用,緊配合的上下外殼在長時間的振動磨損,卡扣會被磨掉,卡口會被磨大,最終會導(dǎo)致外殼脫落。
開板式的電源,PCBA上的器件在振動應(yīng)用場合中有脫落的風(fēng)險。
圖1 振動場合導(dǎo)致SIP產(chǎn)品的金屬引腳疲勞折斷圖
電源模塊振動實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)
目前電源模塊的振動實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是參照IEC 60068-2-6:2007 對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T 2423.10-2019《環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fc: 振動(正弦)》,振動實(shí)驗(yàn)中涉及到幾個關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)參數(shù):振動頻率范圍,振幅,加速度,掃描速率,振動軸向。具體參數(shù)要求查閱振動實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),不再贅述。
有些行業(yè)有專門的振動實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),比如軌道交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN61373車體1B級,振動實(shí)驗(yàn)要按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
選型與應(yīng)用處理
從電源模塊在振動場合應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的失效形態(tài),考慮電源模塊選型從封裝和外殼裝配方式等著手。選擇DIP封裝和SMD封裝的會比SIP封裝的抗振動好,DIP的雙列針腳固定,避免了引腳疲勞折斷的情況,SMD封裝的焊點(diǎn)與PCB結(jié)合牢固,不會脫落。
當(dāng)然并不是在振動應(yīng)用場合不能選SIP封裝電源模塊,如果振動條件不苛刻的話,SIP封裝的模塊一樣能夠選用,應(yīng)用的時候需要做一些處理,比如給電源模塊點(diǎn)膠固定,如圖2所示,這樣可以比未做處理的電源模塊使用壽命更長。
如選開板式的電源,在振動場合中應(yīng)用,需要選已經(jīng)對容易脫落的器件進(jìn)行點(diǎn)膠固定的開板式電源,才能夠延長使用壽命。
致遠(yuǎn)電子新推出的E_UHBKD-3W系列產(chǎn)品,E_UHBKD-3W是DIP封裝,由外殼加PCBA和灌封膠組裝而成,灌封膠起到了固定內(nèi)部器件和外殼的作用,封裝尺寸14.00*14.00*10.00mm,具備較強(qiáng)的抗振動能力,適用于各種具有振動的場景。
圖2 SIP封裝電源模塊點(diǎn)膠固定圖
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