高gao溫wen對dui功gong率lv密mi度du高gao的de電dian源yuan模mo塊kuai的de可ke靠kao性xing影ying響xiang極ji其qi大da。高gao溫wen會hui導dao致zhi電dian解jie電dian容rong的de壽shou命ming降jiang低di，變bian壓ya器qi漆qi包bao線xian的de絕jue緣yuan特te性xing降jiang低di，晶jing體ti管guan損sun壞huai

，材cai料liao熱re老lao化hua


，焊han點dian脫tuo落luo等deng現xian象xiang。有you統tong計ji資zi料liao表biao明ming，電dian子zi元yuan件jian溫wen度du每mei升sheng高gao2℃
，可靠性下降10%。對於電源模塊的熱設計，它包括兩個層麵：降低損耗和改善散熱條件。

 

 

損sun耗hao是shi產chan生sheng熱re量liang的de直zhi接jie原yuan因yin，降jiang低di損sun耗hao是shi降jiang低di發fa熱re的de根gen本ben。市shi麵mian上shang有you些xie廠chang家jia把ba發fa熱re元yuan件jian包bao在zai模mo塊kuai內nei部bu，使shi得de熱re量liang散san不bu出chu去qu
，這zhe種zhong方fang法fa有you點dian自zi欺qi欺qi人ren。降jiang低di內nei部bu發fa熱re元yuan件jian的de損sun耗hao和he溫wen升sheng才cai是shi硬ying道dao理li。

 

電源模塊熱設計的關鍵器件一般有：MOS管、二極管
、變壓器、功率電感
、限流電阻等。其損耗如下：

 

1.MOS管的損耗：導通損耗
、開關損耗（開通損耗和關斷損耗）

；

2. 整流二極管的損耗：正向導通損耗；

3.變壓器
、功率電感：鐵損和銅損；

4.無源器件（電阻、電容等）：歐姆熱損耗。

 

 

在設計的初期，方案選擇
、元器件選擇、PCB設計等方麵都要考慮到熱設計。

 

1.方案的選擇

方案會直接影響到整體損耗和整體溫升的程度。

 

2.元器件的選擇

元器件的選擇不僅需要考慮電應力
，還要考慮熱應力，並留有一定降額餘量。降額等級可以參考《國家軍用標準——元器件降額準則GJB/Z35-93》，該標準對各類元器件的各等級降額餘量作了規定。設計一個穩定可靠的電源，實在不能任性
，必須好好照著各元件的性子，設計、降額
、驗證。圖 1為一些元件降額曲線，隨著表麵溫度增加

，其額定功率會有所降低。

 

 

元器件的封裝對器件的溫升有很大的影響。如由於工藝的差異

，DFN封裝的MOS管比DPAK（TO252）封裝的MOSguangengrongyisanre。qianzhezaitongyangdesunhaotiaojianxia，wenshenghuibijiaoxiao。yibanfengzhuangyuedadedianzu
，qiedinggonglvyehuiyueda，zaitongyangdesunhaodetiaojianxia，biaomianwenshenghuibijiaoxiao。

 

設計中
，要評估的電阻一般有MOS管的限流檢測電阻、MOS管的驅動電阻等。限流電阻一般使用1206或更大的封裝
，多個並聯使用。驅動電阻的損耗也需要考慮，否則可能導致溫升過高。

 

有時，電路參數和性能看似正常，但實際上隱藏很大的問題。如圖 2所示
，某電路基本性能沒有問題，但在常溫下，用紅外熱成像儀一測，不得了了
，MOS管的驅動電阻表麵溫度居然達到95.2℃。長期工作或高溫環境下，極易出現電阻燒壞
、模(mo)塊(kuai)損(sun)壞(huai)的(de)問(wen)題(ti)。可(ke)見(jian)
，研(yan)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)使(shi)用(yong)熱(re)成(cheng)像(xiang)儀(yi)測(ce)試(shi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)溫(wen)度(du)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)，可(ke)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)並(bing)定(ding)位(wei)問(wen)題(ti)點(dian)。通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)電(dian)路(lu)參(can)數(shu)，降(jiang)低(di)電(dian)阻(zu)的(de)歐(ou)姆(mu)熱(re)損(sun)耗(hao)，且(qie)將(jiang)電(dian)阻(zu)封(feng)裝(zhuang)由(you)0603改成0805，大大降低了表麵溫度。

 

 

3.PCB設計

PCB的銅皮麵積、銅皮厚度、板材材質
、PCB層數都影響到模塊的散熱。常用的板材FR4（環氧樹脂）是很好的導熱材料
，PCB上元器件的熱量可以通過PCB散熱。特殊應用情況下，也有采用鋁基板或陶瓷基板等熱阻更小的板材。

 

PCB的布局布線也要考慮到模塊的散熱：

 

（1）發熱量大的元件要避免紮堆布局，不要哪裏“熱”鬧，就往哪裏湊，盡量保持板麵熱量均勻分布；

（2）熱敏感的元件尤其應該“哪邊涼快哪邊去”；

（3）必要時采用多層PCB；

（4）功率元件背麵敷銅平麵散熱，並用“熱孔”將熱量從PCB的一麵傳到另一麵。熱孔的孔徑應很小，大約0.3mm左右，熱孔的間距一般為1mm~1.2mm。功率元件背麵敷銅平麵加熱孔的方法，可以起到很好的散熱效果
，降低功率元件的表麵溫升。如圖 3所示
，上麵兩圖為沒有采用此方法時，MOS管表麵溫度和背麵PCB的溫度；下麵兩圖為采用“背麵敷銅平麵加熱孔”方法後
，MOS管表麵溫度和背麵銅平麵的溫度。可以看出：

 

a) MOS管表麵溫度由98.0℃降低了22.5℃；

b) MOS管與背麵的銅平麵的溫差大大減小

，熱孔的傳熱性能良好。

 

 

熱設計時，還須注意：

 

1.對(dui)於(yu)寬(kuan)壓(ya)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)，高(gao)壓(ya)輸(shu)入(ru)和(he)低(di)壓(ya)輸(shu)入(ru)的(de)發(fa)熱(re)點(dian)和(he)熱(re)量(liang)分(fen)布(bu)完(wan)全(quan)不(bu)同(tong)，需(xu)全(quan)麵(mian)評(ping)估(gu)。短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)時(shi)的(de)發(fa)熱(re)點(dian)和(he)熱(re)量(liang)分(fen)布(bu)也(ye)要(yao)評(ping)估(gu)。

 

2.zaiguanfengleidianyuanmokuaizhong

，guanfengjiaoshiyizhonglianghaodedaoredecailiao。mokuaineibuyuanjiandebiaomianwenshenghuijinyibujiangdi。jibianruci，womenrengyaoceshigaowenhuanjingxianeibuyuanjiandebiaomianwensheng，laiquebaomokuaidekekaoxing。nazenmecainengceshizhunquediceshineibuyuanjiandewenshengne？qingzhayue《ZLG是如何測試電源模塊內部的溫升的！》一文
，文中有詳細的描述。