所有开关电源的一个共同问题是:只要它工作,它就发热。这是因为在所有的器件中都存在一定大小的等效电阻。电阻乘以流过的电流就是压降,压降乘以电流就等于功率。由于欧姆定律的作用是不可避免的,因此这个功率必写转化成热量。发热是电子器件老化和损坏的主要原因。因此学习一下发热管 管理是很有必要的。让我们从里到外介绍这个内容。

结温

在半导体中,所以的魔术都发生在一个叫做“结”的地方。当器件工作时,发热的地方就在结上。结有一个能承受的最高温度,当达到这个温度时,就可能会发生某些故障。

外壳温度

结总是位于某种外壳里面的。当你需要测试一个设计时,由于你无法测量结温,因此不得不测量外壳的温度。从结到外壳总存在着温度降落,其数值通常会给出在元件的参数表中。如果参数表里说结到外壳的温度降落是15℃,那么你可以预期结温将比你测得到温度高15℃。这个地方就是一个合格开关电源工程师可以自由发挥、编造数据的地方。如果老板要求你尽可能把器件的运行潜力挖掘到其容许的极限,那你就可以告诉他 ,根据参数表的要求,你所需要的外壳温度应该比结温低30℃。由于他很可能不知道该 从哪里得到这些信息,因此他也许会相信你的话,这样你的设计就会更加可靠。

散热器

外过同会热到什么程度,这取决于上面所安装的散热器的情况。外壳本身能够将一部分的热量辐射到周围的空气中去。如果这还不够的话,则可以加一个散热器。你应该 注意一点,与“散热器”的英文名称“heat sink“所暗示的不同,散热器并不是把器件的热量可以“丢”(dump)到里面的一个“洞”。散热器可以更精确地理解成一种散热方法。它可以更有效地把热量传递到周围的环境中去(通常是空气)。

散热器的功能是获取温升的热量,并将其散发到周围 的空气中去。散热器的能力大小是用℃/W来衡量的。这个参数表示,当贴有该散热器的元件产生1W的热量时,元件将升高多少度的温度。例如,若让一个3℃/W的散热器负担20W的的发热,那么贴在该 散热器上的功率器件就将存在比周围 温度高60℃的温升。

散热器可以看成是热导体。正如有些金属的导电性能比其他金属要好、是电的良导体一样,有些金属也是热的良导体。通常这两种特性是走在一起的,即导电好的金属,导热也比较好。铝比钢铁的导电性能好,同时它比钢铁的导热性能好。铜是我们周围最好的一种电导体,同时也是最好的热导体之一。从这些术语的角度来看,散热器是把热量从器件上引走了。就跟(直流)电流是单向流动的一样,热量也是总是从较热的地方向较冷的地方流动。实现热量流动的方法有很多种,下面分别于以介绍。

日期:2013-09-03, 固定链接: http://www.szeya.com.cn/switching-power-supply-power-and-heat-management.html