1、定壓電源失效的真正原因

　　用到RS485和CAN通信以及運放的地方必然會用到這樣一類電源模塊：1-2W固定電壓輸入的電源模塊，此類電源模塊大多采用成熟的推挽(Royer)電路實現，具有電路拓撲簡單成熟、可生產性強的特點，因此部分家庭作坊式企業在制作此類電源模塊，并以極低的價格出售。這樣的電源模塊看起來采購成本非常低廉，但是單一產品的價格已經不能表征產品真正的成本，低可靠性的產品容易出現損壞，派遣工程師去現場處理的費用成本以及客戶的信任危機成本將遠遠超過電源模塊使用者的預期。因此，極低的不良率是很多高端客戶潛在且必要的需求。

　　另一方面，目前常見的1-2W定壓電源模塊應用現場往往會出現輕負載效率低下、輸出容性負載接的過大或者是偶發性的輸出短路而導致產品的失效，更糟糕的是其失效模式卻大多是輸入端開關管被擊穿所導致的輸入短路，電源模塊的輸入端口短路將導致整個系統的前級電源的電壓被拉低，從而導致整個系統崩潰，更嚴重的是如果前級電源的供電能力很強，過流保護點過大的話定壓產品的失效往往導致整個PCB板燒毀乃至于引發火災等嚴重問題，所以Royer電路的固有缺陷越來越無法適應現在系統對高可靠性的要求。

　　那么解決輕負載效率低下、輸出容性負載過大和輸出短路的失效擴散的方法到底在哪里呢?

　　2、誰說魚和熊掌不可以兼得?

　　如何既能保持高效轉換又能實現輸出短路保護以及提高電源模塊的長期可靠性成為了1-2W定壓電源模塊的行業難題。

　　金升陽，作為微功率模塊電源領域領導企業，其在微功率電源技術上的研究一直處于國際領先地位。盡管是已經是行業翹楚，但金升陽在產品開發上同樣遇到了上述的行業難題。為了徹底解決1-2W的定壓電源模塊的這些固有問題，金升陽投入了大量的研發人力，創造性的提出了六大專利技術，從根本上解決了Royer電路存在的無輸出短路保護、輕負載條件下效率低、長期空載易失效、容性負載能力差、高低溫特性不佳、隔離電容偏大等固有的技術難題，同時，我們R2代產品是國內唯一經過系統可靠性工程改造的定壓產品，采取了DFMEA和PFMEA措施，從失效機理層面、器件層面、制造工藝層面到客戶應用層面的全面可靠性改進與提升，并從元器件特性優化、PCB布板優化、生產工藝改進、質量管控等方面投入大量人力物力，全面提升產品性能及質量。產品的理論失效率從第一代電源模塊300ppm的不良率降低到現在R2代產品的30ppm，大大降低了客戶的使用成本，提高客戶系統的可靠性。目前，金升陽定電壓R2代電源模塊產品是全球唯一的同時具有長期輸出短路保護、全負載范圍高效率、優良的EMI特性、低紋波噪聲、優異的高低溫特性的產品，金升陽將全球的定電壓產品的技術水平提升到了一個全新的境界。

　　3、9大核心賣點奠定絕對優勢

　　通過一系列系統的可靠性工程改造，金升陽定壓R2代產品的整體性能相對于上一代產品的有了很大的提升，這里以金升陽的三代產品B0505LS-1WR2、B0505LS-1WR、B0505LS-1W為例展開對比，具體見表1：

　　表1 定壓R2代產品與一代產品的優勢對比

　　從表1可直觀看出，金升陽的R2代產品不但實現了長期短路保護，在各關鍵性能上都有突破性的提升。

　　1)高效

　　在目前采用常規的Royer電路實現的電源模塊產品，在輕負載條件下轉換效率極低。但是在電源模塊的實際應用中，如果電源模塊長期工作于輕負載條件下，由于轉換效率低而有可能導致電源模塊產品的失效，更為嚴重的是造成整個系統的崩潰。金升陽的R2代產品，在原有一代產品的基礎上進行創新性的升級改良，產品效率得到極大地提高，特別是在輕負載條件下，其R2代產品的轉換效率更是達到原來產品的2倍，以金升陽的第一代B0505LS-1W、B0505LS-1WR和R2代電源模塊B0505LS-1WR2代產品為例，圖1為其產品效率曲線對比圖：

　　圖1 R2代產品效率對比曲線圖

　　從上圖中可看出，在滿載條件下，R2代產品的轉換效率比原來產品提升近10%左右，但在輕負載(5%Load)條件下，其效率從原來的22%提升到了40%左右，更加有效的保證產品在系統中長期工作于輕負載條件下的可靠性。

　　2)高溫度特性

　　得益于其效率的提升、高工藝水平和采用國際知名的原材料品牌，完成ESD、MSD、焊接可靠性和精益生產等項目的可靠性整改，極大地提升產品的穩定性及可靠性，其工作環境溫度范圍更是達到了軍標要求的-40℃-105℃，極大地降低了應用現場高溫失效的幾率，而及金升陽的一代產品只能滿足-40℃-85℃的工作溫度要求，在高溫環境下容易造成產品的失效，嚴重限制了客戶整個系統的設計以及應用要求。圖2為其工作溫度曲線圖。

　　圖2 定壓產品工作溫度曲線

　　從圖2可看出，在金升陽一代產品的工作溫度在達到105℃時是不能正常使用，不能滿足于對工作環境要求比較高的系統，而金升陽的R2代產品能很好的解決該問題，從系統的應用環境到可靠性都得到了極大地保障。

　　3)長期短路保護

　　具有長期輸出短路保護功能的電源模塊產品是滿足整個系統可靠性的重要指標，但是常規的Royer電路不具備這樣的特性，當出現輸出短路時，電源模塊的輸入開關管就會被擊穿而造成輸入短路，引起前級電源的崩潰，更為嚴重的可能會因為前級電源無過流保護或者過流保護點過高而發生火災等嚴重問題。

　　為了解決定壓產品的輸出短路保護問題，行業內比較常用的方法是利用變壓器繞組分離的技術實現長期輸出短路保護功能，但采用這種方式帶來的后果是大大減低了產品的轉換效率、犧牲產品紋波噪聲特性的同時提高了成本。

　　而應用了金升陽自己發明的專利技術，金升陽的R2代產品不但能實現長期輸出短路保護功能，同時也滿足全負載范圍高效率的要求。

　　4)高容性負載

　　在電子系統中，有些特殊器件本身會帶有很大的容抗，且為了降低電源模塊的紋波噪聲往往在輸出端要采用外加大電容進行濾波，這就要求電源模塊必須擁有較高容性負載的能力。但是常規采用Royer電路設計的定壓電源模塊，其容性負載的能力很弱，一般情況下只能實現10uF左右的容性負載能力，如果輸出端電容過大或者采用鉭電容進行濾波時可能會造成產品啟動問題甚至會造成產品的直接失效。且大多系統設計人員只關注了模塊在常溫下的容性負載能力，而實際應用時溫度范圍至少需要低到-40℃，因此整機在低溫下的容性負載能力是更值得大家關注的可靠性問題。

　　金升陽R2代產品不但實現了長期短路保護的功能，保證在鉭電容進行濾波時保證電源模塊本身的安全，其容性負載能力達到上百微法的等級要求，極大地提高了系統受電源模塊容性負載能力的影響，放寬了后級電容選擇的要求。

　　5)穩定的輕負載特性

　　目前，系統設計人員為了實現高可靠性的要求，在電源模塊的使用上都會采取較大的功率降額，這就要求電源模塊能滿足在輕負載條件下的穩定可靠性要求，但是行業內采用常規的Royer電路實現的定壓電源模塊，在輕負載條件下其轉換效率低、導致輕載損耗大，產品溫升高，對于多模塊使用的場合或密閉場合可能導致相對較高的失效率，完全無法滿足高可靠性要求的應用要求。

　　金升陽的R2代產品從電路到工藝的升級，保證產品在輕負載條件下的效率、穩定可靠性，讓客戶真正的體驗高可靠性產品帶來的便捷。

　　6)低隔離電容

　　在電源設計特別是采用常規Royer電路實現的電源模塊產品中，為了實現低的高頻開關噪聲，往往在初次級間采用大容量的Y電容，且常規變壓器的繞組間也存在較大的層間電容，這就造成了電源模塊本身的隔離電容過大。但是在電子系統中，由于電源模塊的隔離電容問題引起系統工作的抗共模干擾能力大大下降，異常問題頻繁出現。

　　為了實現低的隔離電容，金升陽的R2代產品從變壓器的設計、EMI的設計等方面入手，不需要過大的初次級間外加Y電容而降低產品本身因高頻開關而帶來的高頻噪聲，實現了極低的隔離電容，為系統有效地抗共模干擾提供更可靠的保證。

　　7)EMI & EMC特性

　　EMC性能是電子系統正常、安全工作的保證，目前對電子行業對產品的EMC都提出了很高的要求，而電源模塊作為電子系統的核心部件，電源模塊的EMC性能直接影響到整個系統的性能，所以高的EMC特性是電源模塊產品設計的關鍵問題，但是在定壓電源模塊中，由于受到體積、成本的限制，行業內的產品以及金升陽原有一代產品的EMC特性都不盡人意，這嚴重影響了電子系統的整體性能。系統設計人員需要在電源模塊的前后級外加過多的EMC器件才能實現基本的EMC要求，以金升陽一代產品為例，必須要加復雜的外圍電路產品才能滿足CLASS B的EMI要求，對靜電也只滿足4KV的測試要求。

　　為了實現高EMI性能要求，金升陽對R2代產品的EMI特性作了全面的升級改良，在加少量外圍器件(輸入端采用Π型濾波)后能實現CLASS B的EMI等級要求，其靜電等級也能到達8KV的標準，極大地提升了產品的EMI & EMC特性。圖3為加少量外圍電路后其傳導測試結果。

　　圖3 定壓R2代產品EMI測試波形

　　8)良好的組裝體驗

　　金升陽的一代產品，是采用與業內相似的塑膠外殼灌封工藝而實現的產品封裝，這類產品的工藝難點在于引腳與外殼的距離精度較差，當進行大規模自動化作業時，由于引腳間距的精度問題而帶來的生產維修成本將大大增加，給客戶的生產造成額外經濟損失。

　　以金升陽B0505LS-1WR2代產品為例，該產品采用業內先進的塑封工藝技術，大大縮短產品生產周期、保證引腳與外殼的高間距精度，完全可以滿足機械插件自動化生產工藝的要求，對客戶的批量生產帶來極大地便利性，降低了客戶的組裝成本。

　　9)完整的體系保證

　　金升陽是目前國內唯一通過TS16949汽車產品認證的電源模塊企業。TS16949與ISO9001標準相比，更加關注于過程管控及FMEA分析。目前金升陽不僅擁有汽車級專用電源模塊，而且將汽車產品認證的質量管理要求逐步延伸到R2代產品的開發及生產中，更加有效的保證了R2代電源模塊產品的可靠與穩定性。

　　目前，金升陽的研發體系集合了IPD產品開發規范、ISO9001產品開發要求、TS16949對于設計管控的要求、可靠性平臺的要求、全過程的目標成本管理，打造了具體金升陽特色的研發管理體系，為打造精品產品，提供了令人信賴的體系保證。

　　3、總結

　　通過不斷的技術研究以及生產工藝改良，金升陽的R2代產品從基本電氣性能到可靠性都得到了極大地提升，在升級過程中產生大量的專利，同時因為工藝的改良和生產規模的擴大、相繼引進了PCB自動貼片設備，變壓器自動繞線設備、成品的自動測試設備、自動打標設備等，降低了人工成本以及制造成本，保證了產品的高性價比。金升陽的R2代電源模塊以絕對的優勢領先于其他同類電源模塊產品，作為民族企業在海外與國際知名品牌一較高低，成為世界級的優秀電源品牌企業,特別是在定電壓電源模塊產品上所帶來的技術革新，推動了行業技術向前邁出了一大步，實現了對Royer電路的革命性升級，為電源模塊行業的發展做出了不可磨滅的貢獻。