按二極管的散熱能力選擇整流器的額定電流

1.選擇整流橋還是二極管?

  整流橋電路簡單,僅僅需要4只引腳,而二極管需要八只引腳,在電源適配器電路板的設計上,整流橋具有電路設計的優(yōu)勢?然而,整流橋的價格明顯地高于四只二極管的價格?如果從成本角度考慮,還是選用二極管便宜得多,所付出的代價是占用電路板的空間比整流橋要大。

2. 二極管的額定電流需要的散熱條件

  對于20W以下的開關電源適配器面言,如果采用二極管構(gòu)成橋式整流電路,大概需要額定電流為3A的二極管,較常見的3A整流二極管是1N5400系列。

  1N5400系列整流二極管的額定電流的測試條件為單相,可重復負載?離管殼12.7mm處(對應英制0.5in)的引腳溫度不高于105℃?這時的直徑1.3mm的銅引腳所起到的作用就是要將管芯產(chǎn)生的熱量通過引腳散發(fā)到環(huán)境,引腳也成了二極管的散。

  3.不同的散熱條件對額定電流的影響

  圖5-11所示為1N5400系列整流二極管在不同的散熱條件下的額定電流能力,即引腳在不同位置上的溫度與實際額定電流的關系。

  從圖5-11中看到,如果是在距離管殼127m處引腳的溫度為105℃,則1N5400系列就可以承受3A電流,如果是距離管殼6.35m處引腳的溫度為105℃,則可以承受的4.5A電流,如果處在管殼端0.8mm處引腳的溫度為105℃,則可以承受6.5A電流?這就是說,在相同的溫度下,距管殼越近,可以承受的電流就越大。

  同樣,如果引腳的溫度達到170℃,則1N5400系列的承受電流能力將下降到零。

  怎才能保證1N85400系列的引腳溫度不超過105℃？有兩個辦法是降低流過二極管的電流,二是加強二極管的散熱。

  前者是一種被動的方法,而后者才是主動的解決方法。圖5-12所示為不同的散熱方式的熱阻。

圖5-1 1N400系列引腳在不同的位置上的溫度與實際額定電流的關系

  從圖5-12中看到,安裝方式1是較常見的安裝方式,但是需要印劇電路板上要有一定的銅箔面積,只有在這個條件下,表5-1中的熱阻才能對應;安裝方式2將二極管裝配在直立式插入式端子上,由于這個端子尺寸比較小,散熱能力相對較差;安裝方式3是將二極管的陽極焊接在38m×38mm的銅板表面上,這時的熱阻較小。

需要注意的是,如果電源適配器印制電路板上僅有焊盤,而且引腳長度很短,直接的結(jié)果就是管散熱能力變差,后面導致不太大的電流就足可以使得管芯達到極限溫度。