利用热像仪分析不同负载下各元器件的温升情况

利用热像仪分析不同负载下各元器件的温升情况

在AI服务器电源系统的研发与验证过程中，精准掌握不同负载条件下各元器件的温升情况，是提升产品可靠性与能效的关键。热成像技术作为一种非接触式测温方法，能够直观呈现PCBA在运行中的温度分布与热动态，为优化散热设计提供可靠依据。简称平尚科技基于工业级技术积累，利用先进热像仪系统，为AI电源的热管理分析提供了专业的解决方案。

热成像技术在PCBA分析中的独特价值

热成像仪通过捕捉物体表面的红外辐射，生成可视化的温度分布图，使工程师能够快速定位异常发热点。平尚科技采用的高分辨率热像仪，具备±0.5℃的测温精度和0.1℃的温度灵敏度，能够清晰记录AI电源板从启动到稳态运行全过程的温度变化。与传统的点温枪或热电偶测量相比，热成像技术不仅实现了全板温度的同步监测，更能捕捉到微秒级的瞬态温度尖峰，为分析功率器件的开关损耗与热应力提供了数据支持。

关键元器件的负载-温升特性分析

在AI电源板中，不同元器件在不同负载下的温升表现各异。以平尚科技某型号AI服务器电源为例，在25%轻载条件下，采用TI CSD965203B功率级的MOSFET表面温度为48.3℃，而当负载提升至100%时，其温度迅速升至89.6℃，温升达41.3℃。与普通MOSFET相比，优化后的功率级因封装热阻降低（可达0.8℃/W），在同等负载下温升幅度减少约15%。

电感元件在不同频率下的热表现也显著不同。平尚科技的功率电感在500kHz开关频率、满载电流下，采用高导热硅胶填充后，热点温度从98℃降至82℃，改善幅度达16℃。这种改善源于导热材料将界面热阻从1.2℃·cm²/W降至0.6℃·cm²/W，显著提升了热量的传导效率。

微型元器件的热成像挑战与解决方案

对于AI电源中日益增多的微型元器件（如0402封装电阻、2mm×2mm芯片），传统热像仪因空间分辨率不足难以准确测温。平尚科技通过配备25mm微距镜头的640×512分辨率热像仪，在25cm工作距离上实现了对0.2mm细节的分辨，成功对2mm×2mm电源芯片完成精准测温。

针对材料发射率差异的挑战（如陶瓷ε≈0.93、焊锡ε≈0.35、铜走线ε≈0.15），平尚科技通过建立发射率矩阵进行多点校准，将系统测温误差控制在±0.5℃以内，有效识别出芯片左下角ΔT=7.2℃的局部热点。

多负载场景下的热分布对比

通过模拟AI服务器典型工作场景，平尚科技对不同负载下的PCBA热分布进行了系统分析。在待机状态（10%负载）下，整板温度分布较为均匀，最高温度点出现在输入滤波电容附近，约为42.5℃。当进入计算密集型任务（100%负载）时，功率转换电路区域形成显著高温区，最高温度点转移至功率电感与MOSFET交界处，峰值温度达101.3℃。

尤为重要的是，热成像揭示了散热设计的不足：在75%负载下，虽然整体温度未超限，但某个功率电感的局部热点已达98.7℃，较周边区域高出12.5℃。这种不均匀的热分布会加速元器件老化，通过热像仪数据指导的散热优化后，该热点温度降至83.5℃，均匀性提升60%。

热成像数据在优化设计中的实际应用

平尚科技利用热成像数据，对AI电源进行了多轮设计改进。某国产AI训练卡电源模块初期样品在高温测试中，电源转换芯片异常发热，传统手段难以定位。通过热像仪的微距检测，发现芯片左下角存在明显热点，差异达7.2℃。进一步分析揭示，3个散热过孔效率不足且存在焊接微空洞。

基于这些发现，工程师重新布局散热过孔，数量从9个增至15个，同时优化回流焊温度曲线，最终将芯片最高工作温度从121℃降至89℃，产品良率从82%提升至96%。

工业级热管理方案的技术特点

平尚科技工业级热管理方案已满足AI电源领域的严格要求。通过采用高导热硅胶、优化散热器布局以及改进PCB层叠设计，将电源模块在55℃环境温度下的持续运行能力提升至96小时无性能衰减。实测数据显示，优化后的方案可将电源系统在满载条件下的峰值温度降低18-22℃，大幅提升了系统可靠性。

热成像技术的发展趋势与展望

随着AI服务器功率密度的不断提升，热成像技术也在持续进步。目前，先进的热像仪已能捕捉5ms内138℃的瞬态过热现象，为分析电源启动过程的电流冲击提供了可能。未来，结合人工智能算法的热分析系统将能自动识别异常热模式，实现早期故障预警，为AI电源的可靠性设计提供更强支撑。

通过系统化的热成像分析，平尚科技在工业级AI电源领域不断完善热管理解决方案，助力国产AI硬件在高效能与高可靠性方面实现突破。热成像技术作为连接设计与实践的桥梁，将继续在电子设备微型化与高功率化的进程中发挥不可替代的作用。