振動場合的電源模塊該如何選型？

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(shí)間的振動環(huán)境中應(yīng)用，緊配合的上下外殼在長時(shí)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(xiǎn)。

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(shí)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。

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圖2 SIP封裝電源模塊點(diǎn)膠固定圖