電源適配器散熱器設(shè)計要點

電源適配器熱設(shè)計的原則、程序及相關(guān)參數(shù)電源適配器已普遍運用在當(dāng)前的各類電子設(shè)備上，其單位功率密度也在不斷提高。高功率密度的定義從1991年的25W/in3、1994年的36W/in3、1999年的52W/in3、2001年的96W/in3，到目前已高達(dá)數(shù)百瓦每立方英寸。由于電源適配器中使用了大量的大功率半導(dǎo)體器件，如整流橋堆、大電流整流管、大功率三極管或場效應(yīng)管等器件，它們工作時會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能把這些熱量及時地排出并使之處于一個合理的水平，將會影響電源適配器的正常工作，嚴(yán)重時還會損壞電源適配器。為提高電源適配器工作的可靠性，熱設(shè)計在電源適配器設(shè)計中是必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。

 電源適配器散熱器設(shè)計要點

1.在保證散熱要求的前提下，盡量選用體積小、重量輕的散熱器。
2.安裝時，盡量增大器件和散熱器的接觸面積和壓力，用 硅脂涂在接觸面上。注意安裝的方式和方向。
3.散熱器表面應(yīng)粗糙，但與器件接觸面要有好的光潔度， 涂黑。
4.管子與機殼絕緣時，應(yīng)使散熱器與機殼絕緣，不僅采 用電絕緣片。
5.密封情況下，要注意沒有對流。
6.風(fēng)冷時的風(fēng)道設(shè)計。

在盡量通過優(yōu)化設(shè)計等方式減少功率開關(guān)發(fā)熱量的同時，還需要通過散熱器利用傳導(dǎo)、對流、輻射的傳熱原理，將元器件產(chǎn)生的熱量快速釋放到周圍環(huán)境中去，以減少內(nèi)部熱累積，使元器件工作溫度降低，這就是熱設(shè)計。熱設(shè)計的基本原則如下。
（1）要清楚了解電源適配器的工作環(huán)境，包括環(huán)境溫度的變化范圍、太陽或周圍其他物體的輻射情況等，電源適配器的散熱方案應(yīng)該符合應(yīng)用環(huán)境的要求。
（2）對于元器件采用II級降額，根據(jù)元器件的資料，就可以確定較高允許溫度。
（3）電源適配器熱設(shè)計應(yīng)與工業(yè)造型設(shè)計、電氣設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、可靠性設(shè)計及電磁兼容性設(shè)計同時考慮，在保證電氣性能和可靠性要求的前提下，權(quán)衡分析，折中解決。例如，在設(shè)計通風(fēng)網(wǎng)板時，一般都希望開孔率高，這就涉及孔間距和孔的大小。從孔的大小看，當(dāng)然希望越大越好，但一方面，考慮電磁兼容性的要求，開孔直徑一般不超過干擾波長的1/20；另一方面，根據(jù)安規(guī)的要求，系統(tǒng)的開孔必須滿足下列任何一項要求。
①任一方向測量，孔的尺寸不應(yīng)超過5mm。
②如果孔的寬度在1mm內(nèi)，長度則不限。
③孔的尺寸不限，但必須確保外物不會直接掉入孔內(nèi)而觸碰到具有危險電壓的零件。
（4）要保證冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠及費用較低。一個重要的原則是，力爭用成熟的工藝、成熟的技術(shù)，設(shè)計出高可靠性的產(chǎn)品。
（5）要考慮冷卻設(shè)備的振動和噪聲。
（6）若采用強迫空氣冷卻，冷卻空氣的入口溫度要限制，即使冷卻空氣的入口遠(yuǎn)離其他設(shè)備熱空氣的出口，也不能二次利用冷卻空氣進行冷卻。
（7）要提高冷卻系統(tǒng)的可維修性。對冷卻系統(tǒng)進行維修時，應(yīng)具有良好的安全性和可達(dá)性，防塵裝置和風(fēng)扇要便于快速拆卸、清洗和更換，且防塵裝置上必須有提醒用戶清洗的標(biāo)志。
（8）電源適配器中的功率器件的熱設(shè)計要和電源適配器的熱設(shè)計一起考慮。例如，電源適配器整流器的熱設(shè)計要考慮到電源適配器的熱設(shè)計，傳輸子架的熱設(shè)計要考慮到整個機柜的熱設(shè)計，反之亦然。
強迫風(fēng)冷的散熱量比自然冷卻大10倍以上，但要增加風(fēng)扇、風(fēng)扇電源、聯(lián)鎖裝置等，這不僅使電源適配器的成本和復(fù)雜性增加，而且使電源適配器的可靠性下降，另外還增加了噪聲和振動。因此，在一般情況下應(yīng)盡量采用自然冷卻，而不采用風(fēng)冷卻方式。在元器件布局時，應(yīng)將發(fā)熱元器件安放在下風(fēng)位置或在PCB的上部。散熱器采用氧化發(fā)黑工藝處理，以提高輻射率，不允許用黑漆涂覆。散熱器噴涂三防漆后會影響散熱效果，需要適當(dāng)加大余量。散熱器安裝的平面要求光滑平整，一般在接觸面涂上硅脂以提高熱導(dǎo)率。變壓器和電感線圈應(yīng)選用較粗的導(dǎo)線來抑制溫升。