【经验】解析爱浦电源模块的可靠性测试实验及降额设计
随着我国电子工业的不断发展，各个行业对各种工业级产品的质量、技术等要求也都在不断地提高，要实现产品在质量、性能等方面的提升等方面，就要对产品进行技术创新，因此技术创新成为了企业发展的首要问题。
那么如何有效的选择一款高性能高可靠性的电源模块呢？我们首先会关注电源模块的输入电压范围、额定功率、隔离耐压、效率、纹波&噪声等输入输出特性，判断是否满足自己的使用要求，甚至参照数据手册一一对照测试各项指标，判断是否和宣称的一致。但对于电源模块的可靠性来说，做完这些还是远远不够的，爱浦电子的工程师就告诉各位，除了以上这些，还有两个方面是需要深挖测试的，那就是高低温性能和降额设计,并且爱浦电子的电源产品基本都包含了这两方面的测试。
一、高低温性能
在不同的行业领域，对于温度的要求是不一样的，我们列出了一下这几种作为参考，给读者进行比较：
这个测试实验是用来确定产品在高温气候环境条件下储存、运输、使用的适应性。试验的严苛程度取决于高温的温度和曝露持续时间。因为元器件的特性在低温、高温的条件下会发生一定的变化，性能参数具有温度漂移特性。所以往往很多电源模块在常温测试通过，一旦拿到高低温环境测试就发现工作不正常或者性能参数明显下降。同时通过长时间高温老化可以使元器件的缺陷、焊接和装配等生产过程中存在的隐患提前暴露出来。
电源模块常见的低温和高温不良的现象有：
1、工作振荡，输出电压纹波和噪声变大，频率发生改变，严重的甚至输出电压跳变，模块啸叫。
2、启动不良，如启动时输出电压升上波形有明显掉沟，输出电压不稳定，甚至模块完全启动失效。
3、带容性负载能力减弱，无法带最大容性负载启动。
4、启动时输出电压过冲幅度变大，超出规定范围。
5、重载或满载工作时输出电压明显降低。
6、高温老化损坏，模块没有输出。
所以，可靠性高的电源模块必须保证在高低温等极端条件下工作正常，满足性能参数要求。
二、降额设计
降额设计是将元器件进行降额使用，就是使电子元器件的工作应力适当低于其规定的额定值，降额使用的器件可延缓和减小其退化，提高了器件的可靠性，从而也提高了模块的可靠性。电子元器件的故障率对电压应力、电流应力和温度应力比较敏感，所以降额设计主要也是针对这三个方面。电子元器件的降额等级可以参考《国家军用标准——元器件降额准则GJB/Z35-93》，一般可分成三个降额等级：
(1)Ⅰ级降额：I 级降额是最大的降额，适用于设备故障将会危及安全，导致任务失败和造成严重经济损失的情况。
(2)Ⅱ级降额：工作应力减小对元器件可靠性增长有明显效益，适用于设备故障会使工作任务降级，或需支付不合理的维修费用。
(3)Ⅲ级降额：Ⅲ级降额是最小的降额，相对来说元器件成本也较低。适用于设备故障对工作任务的完成只有小的影响，或可迅速、经济地加以修复。
给读者搜罗出一些关键的元器件降额要求参数：
对于电源模块的应力设计，重点关注场效应管(MOS管)、二极管、变压器、功率电感、电解电容、限流电阻等。保证全电压范围内在稳态、瞬态、短路等各种极限条件下都能有足够的降额，以保障产品的可靠性。例如对于某Vds最高电压为100V的MOS管，作为电源模块的主功率开关管，实测其在最高输入电压下的各种状态，最高Vds=67.2V，降额因子0.672，满足Ⅰ级降额，余量很充足。
由于电源模块越趋于小型化，功率密度相应越来越高，电源模块有关热设计方面的问题尤其突出。特别是对使用有电解电容的电源模块，高温会使电解电容的电解液加速消耗，大大减少电解电容的寿命。高温会使元器件材料加速老化，例如使得变压器漆包线的绝缘特性降低，导致绝缘耐压不良甚至造成匝间短路。因此好的热设计不仅可延长电源模块和其周围元器件的使用寿命，还可使整个产品发热均匀，减少故障的发生。
电源模块热设计的基本任务是：通过热设计在满足性能要求的前提下尽可能减少模块内部产生的热量，减少热阻，选择合理的冷却方式。发热元器件要尽可能使其分散布局。设计PCB板时要保证印制线的载流容量，印制线的宽度必须适于电流的传导。对于大功率的贴片元器件，可以采用大面积敷铜箔的方式，以加大PCB的散热面积。电源模块内部可通过填充导热硅胶和树脂等来降低模块内部元器件的温升。对于体积较大的电源模块，可以使用散热片进行散热，增加对流和辐射的表面积从而大大地改善了电子器件的散热效果。
对于还没灌封的电源模块，可以采用红外热成像仪对整个电源模块进行“面”的测温，红外热成像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。然后经过分析，再采用热电偶配合数据采集设备重点对MOS管，整流二极管，变压器等温升高的关键元器件进行“点”的测温。从面到点，严格测试，保证元器件的温度降额满足要求。
例如对于某电源模块，常温长时间工作后采用红外热成像仪测试其表面温度如图4所示，其中MOS管常温不灌封实测的最高温度为85.5℃，然后采用热电偶配合数据采集仪对填充灌封胶的成品在高温条件下测试其各种情况下的温度，最高为97.2℃，对于最高温度为175℃的MOS管，其温度降额满足Ⅰ级降额。
三、短路的可靠性测试
1、反复短路测试测试说明
在各种输入和输出状态下将模块输出短路，模块应能实现保护或回缩，反复多次短路，故障排除后，模块应该能自动恢复正常运行。测试方法：
可靠性测试
A、空载到短路：在输入电压全范围内，将模块从空载到短路，模块应能正常实现输出限流或回缩，短路排除后，模块应能恢复正常工作。让模块反复从空载到短路不断的工作，短路时间为1s，放开时间为1s，持续时间为2小时。这以后，短路放开，判断模块是否能够正常工作。
B、满载到短路：在输入电压全范围内，将模块从满载到短路，模块应能正常实现输出限流或回缩，短路排除后，模块应能恢复正常工作让模块从满载到短路然后保持短路状态2小时。然后短路放开，判断模块是否能够正常工作。
C。短路开机：将模块的输出先短路，再上市电，再模块的输入电压范围内上电，模块应能实现正常的限流或回缩，短路故障排除后，模块应能恢复正常工作，重复上述试验10次后，让短路放开，判断模块是否能够正常工作。
判定标准：
上述试验后，电源模块开机能正常工作；开机壳检查，电路板及其他部分无异常现象（如输入继电器在短路的过程中触电是否粘住了等），合格；否则不合格。
2、反复开关机测试测试说明：
电源模块输出带最大负载情况下，输入电压分别为220V，（输入过压点-5V）和（输入欠压点+5V）条件下，输入反复开关，测试电源模块反复开关机的性能。
测试方法：
A、输入电压为220V，电源模块快带最大负载，用接触器控制电压输入，合15s，断开5s（或者可以用AC SOURCE进行模拟），连续运行2小时，电源模块应能正常工作；
B、输入电压为过压点-5V，电源模块带最大负载，用接触器控制电压输入，合15s，断开5s（或者可以用AC SOURCE进行模拟），连续运行2小时，电源模块应能正常工作；
所以除了基本性能参数测试，全面的高低温测试，电应力和热应力测试，保证足够的降额设计要求，并通过长时间的老化测试，才可以判断电源模块是否安全可靠。广州爱浦电子自主研发的电源模块，都是通过严格的降额设计和全面的高低温测试的，产品性能和可靠性有足够的保障。
爱浦DC-DC模块电源产品
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型号- UA25-220E0512H2,FN1-15D24B3N,DA150-220SXXG9N3 SERIES,FN1-XXDXXH6,FD30-36S09B3C,FD50-24S15B3C,BK20-H1N4,FD20-A3 SERIES,FD15-18S05A3,FD15-36S12A3,FD20-18D05A3C,FD12-36S15A32,FD20-110SXXA33-T SERIES,FD30-36S24B3,FN1-15S24BN,UA15-F2D4,WD150-110S12Q1,FN1-12S12H6,FN2-05S05H6,FD50-24S3V3B3C,FN1-05S3V3AN,FK1-05D12E3,WD100-48S12N1,FK1-12S05E3,VD150-110S12N1,FD30-24S12A3,NN1-3V3S15ANT,FA3-220SXXB9D4,FD12-110S3V3A3,FD12-18D05A3,FW2-XXSXXC,FD20-36S3V3A3C,FA15UA15-F2D4,FW2-12S12C,RS485-05LSSV,WD150-48S12N1,FN1-H6 SERIES,FD30-48S3V3A3,NN1-3V3S3V3ANT,UA15-F2A SERIES,DA45-220T05XXXXG9N3,FK1-24S12E,FK1-05D12E,FN1-15D15BN,FA30-220SXXH2,FA30-220SXXH2-TS,RSCAN-XXXSXX SERIES,KW6-18S3V3E2C3,FW2-C3,FD6-36S15A3,FD6-36S3V3B2C5,FD30-XXSXXB3-T,WD100-48S12Q1,WD150-24S12N1,NA150-220SXXL1 SERIES,FD15-36S3V3A3C,BK20-600S24H1N4,FN1-05S05B3N,FW1-12S05B,FDXX-B2C5 SERIES,FA15-F2 SERIES,WD300-48S24P1,FK3-05S24E,FN1-12D12BN,CK6-E2 SERIES,FN2-05D05CN,FA6-220S09D2,FK1-05S12E3,BK25-500S24H1N4,FD12-110SXXA33 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爱浦电子（Aipulnion）DC-DC模块电源/AC-DC模块电源/行业应用电源选型指南
描述- 广州市爱浦电子科技有限公司创立于2004年，专业从事模块电源研发、生产、销售和电源解决方案的国家高新技术企业。目前，公司已经通过ISO9001：2015质量管理体系。爱浦电子拥有专业的生产设备：贴片机、回流焊、波峰焊、电源自动化测试设备、EMI实验室等；作为十九年品牌企业，爱浦电子拥有丰富的产品设计经验，已经申请了多项关键技术国家专利；到目前为止，产品系列分为1-700W的DC-DC模块电源，2-200W的AC-DC模块电源，通讯隔离收发模块。
型号- UA25-220E0512H2,FN1-15D24B3N,FN1-XXDXXH6,FD30-36S09B3C,FD50-24S15B3C,PFD12-18D05A32,BK20-H1N4,FD20-110SXXB33-T,FA40-220S3V3H3N4,FD15-18S05A3,FD50-B33-TS,FA8-220S05B9N3-1,PFD12-18S09A3C2,KW3-24S24ER3,FD12-36S15A34,WD100-48S12N1,VD150-110S12N1,FD30-A3R-T,DD6-05SXXE3C2,FW2-XXSXXC,FA3-300SXXY2N3-TS,FD20-36S3V3A3C,RS485-05LSSV,FW2-12S12C,WD150-48S12N1,NN1-3V3S3V3ANT,FD20-XXSXXA3C2,RS485-XXXSAVC SERIES,NN3-05S09CN,BK40-600S12W2N4,KW1-24D05E3R3,FD6-36S15A3,K783V3-2000,DD10-24D05E3C2,DA5-220S05G9D4,PFD20-A3 SERIES,WD100-48S12Q1,NA150-220SXXL1 SERIES,BK20-600S24H1N4,NN2-A3NR3 SERIES,FA15-220S12V8Y2N3,FA15-220S12V7B9N3-1,FD6-110SXXA3N4-TS SERIES,NN2-12S15ANR3,FD20-A3C2,NW1-05D12DR3,RS485- HSAV,FA25-220SXXH2D4,RS485-XXXSAVC,KW1-24S12E3R3,WD50-110S12K1,RS485-XXHSA,FA20-300S3V3H2D4,FN1-05D05B3N,FD6-18S12B2C5,FA20-300S24H2D4,FD15-18D05A3,LC-AC01P2 SERIES,WD50-48S24K1,FA5-220E05XXC2D3,WD600-48S28R1,NN3-12S12C4N,UD6-36S3V3E3,WD150-48S12Q1,FD20-B33,FD15-A3-T SERIES,DA120-1000S24G1N4,FA15-220SXXG2N4 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SERIES,FD30-XXSXXB3C,DA5-220S3V3G9D4,FD30-B3,FN1-12S05AN,FD30-36S15A3R,FD20-110S3V3A3,PFD12-36S05A3C2,WD100-110S24N1,FA6-220S12D2,FD30-36S3V3A3R,NN1-05S09M,FN1-12S05BN,FN2-XXSXXC3N,WD50-K1 SERIES,DD30-36E0524G9N5,NN2-A3NR3,FD20-18S3V3B2C5,FD6-110S05A3N4,FD30-A3,FN2-24S09C3N,FN2-12D15H6,FA30-H2D4,FD50-XXSXXB3C,FN2-24D05CN,DA5-300SXXG9N4,FNV5-12S09A,FD20-A3C SERIES,WD50-12S05K1,FD12-A34-T,WD700-48S28R1,FD6-18D3V3A3,FD12-36S05A3C4,FD12-XXXXXA3C4,KW3-24S15E3R3,DD6-05S15E3C2,FW1-XXSXXB3,WD200-24S24P1,FK3-48S15E3,FA20-220H051212H2D4,NA200-220S12M1,FA15-220H050505F2D4,PFD12-18D09A32,WD200-12S12P1,DA150-220S24G9N3,FN2-12S15CN,FD12-110XXXA33-TS,FD12-110S24A3N4,FN1-12S09BN,FA5-220SXXG2D4 SERIES,NN2-24D05F3N,FD12-110S09A33,FN1-12D05B3N,FA10-220S15G2N4,PFD20-18S09A32,DD10-12D15E3C2,FA15-220S15Y2N3,FA10-220E0524E2D4,NN3-24S24C4N,FD4-B3C-T SERIES,WD100-Q1 SERIES,FN1-12S15B3N,FNV5-A,DA3-220SXXG9D4,FA15-220SXXF2D4-TS,FN2-05S3V3C3N,UD6-36S15E23,NN2-12S12F3N,BK20-H1D4,UD6-18S15E3,DD10-36S15E3,FK1-48S12E3,NN2-05S05ANR3,PFD12-18S3V3A32,KW3-ER3 SERIES,NN1-05S05M,WD500-48S28R1,FD15-36S3V3A3,FA3-220S12A2N3,PFD12-18S12A3C2,FN1-05S05H6,WA100-220S24L1,FD6-36D24A3,PFD12-XXX
爱浦电子模块电源选型表
提供爱浦电子：AC/DC模块电源：中小功率（2-30W）高性能标准电压（5V、12V）的模块；DC/DC模块电源：小功率（3-20W）、中大功率 （30-700W）、微功率（1-2W）模块，提供9-36Vdc、1872Vdc的超宽电压输入；光伏模块电源：BK系列是200-1500VDC超高电压输入高效率高可靠性高隔离电压的 DC-DC 开关稳压模块电源；隔离收发模块。
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产品型号
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品类
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输出功率(W)
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输入电压范围(V)
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输出电压(V)
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输出电流
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包装形式（Package）
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应用等级
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等级认证标准
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FD6-18S05A3
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模块电源
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6W
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9V~36V
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5V
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1.2A
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管
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工业级
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CE/RoHS
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选型表 - 爱浦电子 立即选型
【产品】FN2-XXXXXC系列DC-DC模块电源，额定功率为2W，工作环境温度宽至-40℃～+85℃
FN2-XXXXXC 系列是爱浦电子为客户提供的2W DC-DC 模块电源。产品的额定功率为2W，输入电压范围4.5-5.5，10.8-13.2，21.6-26.4Vdc几类可选。产品体积小，封装尺寸为19.5x7.0x10.0mm。产品具有定电压输入，隔离非稳压输出，效率高等特点。
新产品 发布时间 : 2020-11-12
BK150-800SXXGB1N6 系列 DC/DC 模块电源
型号- BK150-800SXXGB1N6 系列,BK150-800SXXGB1N6,BK150-800S24GB1N6,BK150-800S28GB1N6
【选型】国产ACDC电源模块FA3-220S3V3B9D4可替代金升阳LS03-15B03SR2S用于智能开关电源项目
某客户在开发一款智能开关电源项目时，需要用到金升阳的电源模块，给相关的模块进行供电。因为金升阳的模块交期比较久，而且价格也偏贵，所以急需要一款国产成本更低的替代品作为BACK UP。本文将分析如何用国产爱浦电子的ACDC电源模块FA3-220S3V3B9D4替代金升阳的LS03-15B03SR2S。
器件选型 发布时间 : 2021-04-30
爱浦电子DC-DC电源模块选型表
如下表格提供爱浦电子DC-DC电源模块选型，输入电压(VDC)4.5-1500，输入电流(mA)0.5-14368，输出电压(VDC)-24-48，输出效率(%TYP)75-91，输出电流(mA)-2000-25000
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产品型号
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品类
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输入电压(VDC)
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输入电流(mA)
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输出电压(VDC)
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输出效率(%TYP)
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输出电流(mA)
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UD6-18S3V3E3
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DC-DC电源模块
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9-36
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20
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3.3
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76
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1200
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选型表 - 爱浦电子 立即选型
BK25-500SXXH1N4 系列 DC/DC 模块电源
型号- BK25-500S24H1N4,BK25-500SXXH1N4,BK25-500SXXH1N4 系列,BK25-500S12H1N4,BK25-500S15H1N4
【选型】爱浦电子DCDC电源模块FN1-05S05AN对标金升阳B0505S-1WR2，用于CAN通信中的电源隔离
某客户研发一个交流耦合一体机储能项目，CAN通信采用TI的ISO1050，需要用到金升阳的B0505S-1WR3隔离电源模块，因为金升阳的电源模块交期比较久，而且价格也偏贵，本文介绍推荐爱浦电子的DCDC电源模块FN1-05S05AN进行兼容替换可行性分析。
器件选型 发布时间 : 2021-07-01
爱浦电子AC-DC电源模块选型表
如下表格提供爱浦电子AC-DC电源模块选型，输入电压(VDC)85-900，输出电压(VDC)-12-48，输出效率(%TYP)66-94，输出电流(mA)4.2-15000
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产品型号
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品类
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输入电压(VDC)
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输出电压(VDC)
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输出效率(%TYP)
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输出电流(mA)
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FA2-220S3V3N2
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AC-DC电源模块
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85-305/120-430
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3.3
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68
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600
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选型表 - 爱浦电子 立即选型
BK15-500SXXH2N6 系列 DC/DC 模块电源
型号- BK15-500S12H2N6,BK15-500S24H2N6,BK15-500SXXH2N6 系列,BK15-500SXXH2N6,BK15-500S15H2N6
电子商城
现货市场
服务
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
可定制高压电源模块的输入电压100VDC-2000VDC、功率范围5W-500W/4W-60W； 高压输出电源模块的输出电压100VDC-2000VDC。功率范围：4W-60W。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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