電源適配器散熱器設計要點

電源適配器熱設計的原則、程序及相關參數(shù)電源適配器已普遍運用在當前的各類電子設備上，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體器件，如整流橋堆、大電流整流管、大功率三極管或場效應管等器件，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，熱設計在電源適配器設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.風冷時的風道設計。

在盡量通過優(yōu)化設計等方式減少功率開關發(fā)熱量的同時，還需要通過散熱器利用傳導、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，以減少內部熱累積，使元器件工作溫度降低，這就是熱設計。熱設計的基本原則如下。
（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該符合應用環(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）電源適配器熱設計應與工業(yè)造型設計、電氣設計、結構設計、可靠性設計及電磁兼容性設計同時考慮，在保證電氣性能和可靠性要求的前提下，權衡分析，折中解決。例如，在設計通風網(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，孔的尺寸不應超過5mm。
②如果孔的寬度在1mm內，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而觸碰到具有危險電壓的零件。
（4）要保證冷卻系統(tǒng)結構簡單、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，設計出高可靠性的產(chǎn)品。
（5）要考慮冷卻設備的振動和噪聲。
（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離其他設備熱空氣的出口，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，應具有良好的安全性和可達性，防塵裝置和風扇要便于快速拆卸、清洗和更換，且防塵裝置上必須有提醒用戶清洗的標志。
（8）電源適配器中的功率器件的熱設計要和電源適配器的熱設計一起考慮。例如，電源適配器整流器的熱設計要考慮到電源適配器的熱設計，傳輸子架的熱設計要考慮到整個機柜的熱設計，反之亦然。
強迫風冷的散熱量比自然冷卻大10倍以上，但要增加風扇、風扇電源、聯(lián)鎖裝置等，這不僅使電源適配器的成本和復雜性增加，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，在一般情況下應盡量采用自然冷卻，而不采用風冷卻方式。在元器件布局時，應將發(fā)熱元器件安放在下風位置或在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率。變壓器和電感線圈應選用較粗的導線來抑制溫升。