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电源应用的热设计

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电源模块应用的热设计

一．电源模块应用热设计的重要性

随着电子科技和电源行业的发展，电源模块在社会的各个领域得到了广泛的应用。小型

化，集成化将是未来电源的发展方向。由于功率密度越来越高，电源模块在使用过程中的将

不可避免的遇到有关热设计方面的问题。尤其是AC/DC电源模块，因为有电解电容的存在，

如果长期工作在温度较高的环境，不仅会使电解电容的使用寿命大大减少，甚至会烤干电解

电容内的电解液，造成模块工作异常或引发安全事故。因此好的热设计不仅可延长电源模块

和其周围元器件的使用寿命，还可使整个产品发热均匀，减少事故的发生。这里就将电源模

块应用方面的热设计做下简单的描述，仅供参考。

二．电源模块应用热设计的几种常用方法

1． 采用自然风冷

对于一些小型化，高功率密度的电源模块(主要是板载式电源模块)来说，由于体积，成

本等因素的影响，其电源模块大部分采用自然风冷作为主要的散热方式。如：广州金升阳科

技有限公司AC/DC电源中的LB、LD和LH系列25W以下都是采用这种散热方式。通常的板载

式的电源模块的散热途径主要有以下几种：

a. 通过自然对流的方式将热量从电源模块外壳和暴露表面传至空气中，如果电源模块

与PCB之间有间隙，也会通过其中的沟道传到周围环境中；

b. 通过辐射由模块的暴露外壳辐射到周围物体表面或从模块的底部辐射到PCB板；

c. 通过传导方式经模块管脚传到PCB板上。

如下图：

电源模块外壳

管脚PCB板沟道

暴露表面

图1 安装在板上的模块电源PCB 这类电源模块在应用的过程中主要注意以下几个方面：

① 注意电源模块的通风

由于这类电源主要依靠自然对流和热辐射来散热，所以电源模块周围的环境一定要

通风良好，便于热量的快速散发。有必要时可在使用电源模块的产品周围增加散热孔，

且散热孔要对通，周围无大型元器件遮挡，便于空气流通。

② 注意相关发热器件的摆放

对于使用电源模块的产品中，可能电源模块不是唯一的发热源。对于这样拥有多个

发热源的产品来说，各个发热源应尽量远离，避免相互之间的热辐射，加剧电源模块的

热环境。

③ 承载电源模块的PCB板设计

对于板载式电源模块来说，PCB板不仅起到支撑的作用，还是电源模块的一种散热 途径。所以我们在PCB板方面设计时就要考虑到。如加大主回路的铜皮面积，降低PCB

板上元器件的密度等，都可以在一定程度上改善电源模块的散热环境。

2． 加散热片

对于一些无法靠自然风冷来进行散热的电源模块我们可以通过添加散热片的方式进一

步降低电源模块的温度。

电源模块内部一般都填充有导热硅胶和树脂等，在自然散热情况下，外壳与周围环境之

间的热阻远大于模块内部元器件与外壳之间的热阻，结果在电源体内，热分布是充分的，壳

体差不多成为等热体。而模块的大多数热量是通过电源的暴露壁向外发出的。因此，此时电

源模块的外壳面积直接影响到其散热效果。增加散热片其实就是增加对流和辐射的表面积从

而大大地改善了电子器件的散热效果。

散热片的种类有很多种，我们选用散热片时主要参照以下几个方面：

① 采用导热性能好的材料（如铝，铜等）组成的散热片；

② 发热体表面积越大，与环境温差越大，其热辐射能力也愈强，所以一般选有有翅片

或表面涂黑色(或有色)粗糙漆的散热片；

③ 散热片应长而厚，便于散热。

在自然对流和辐射情况下，散热片安装的原则是尽量安放至电源模块外壳与外界温差最

大的地方，且在散热片与模块之间涂一层导热脂或其他导热填充材料，使散热片与模块之间

结合紧密，便于散热。如：广州金升阳科技有限公司AC/DC电源的LI系列大功率电源就是

采用加散热片的方式进行散热的。

3． 加强制性散热器风扇

许多应用系统中，即使加装了散热片，电源的工作条件也得不到很好的改善。在这种散

热系统很困难的应用系统中，只有通过加装强制性散热器风扇作为主要的散热方式。

用风扇来进行散热，能极大的降低电源模块的表面温度。但较大的风扇会使整个系统

的体积变大，所以在风扇的体积和尺寸选择上，我们要选择适当。在一些风扇的体积和尺寸

被限定的系统中，风扇的风速直接影响到散热的效果。风速越大的风扇所能提供的气流速度

也越大，但噪声也会越大，反之会越小。使用时视具体的情况来选择合适的风扇，使其在散

热效果和噪声之间得到比较好的平衡。

风扇安装的一般指导原则是，形状较长的电源模块，风扇吹风方向应该是水平的，沟

道内的风扇吹风方向应该是垂直的以便于形成“烟囱效应”而有利于散热。另外还可在风扇

与模块之间涂一层导热脂或其他导热填充材料，使风扇与模块电源外壳（或电源金属基板）

之间的结合紧密以减少热阻，但不要因过紧而造成模块电源外壳（或电源金属基板）变形。

三．结语

以上的几种电源模块应用热设计的常用方法，所针对的情况和使用环境各不相同，在具

体应用中请根据实际情况选用适合的解决方案。

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开关电源的几种热设计方法

开关电源的几种热设计方法

开关电源的几种热设计方法

1.引言

开关电源已普遍运用在当前的各类电子设备上,其单位功率密度也在不断地提高.高功率密度的定义从1991年的25W/in3、1994年36W/in3、1999年52W/in3、2001年96W/in3,目前已高达数百瓦每立方英寸.由于开关电源中使用了大量的大功率半导体器件,如整流桥堆、大电流整流管、大功率三极管或场效应管等器件。它们工作时会产生大量的热量,如果不能把这些热量及时地排出并使之处于一个合理的水平将会影响开关电源的正常工作,严重时会损坏开关电源.为提高开关电源工作的可靠性,热设计在开关电源设计中是必不可少的重要一个环节。

2.热设计中常用的几种方法

为了将发热器件的热量尽快地发散出去,一般从以下几个方面进行考虑: 使用散热器、冷却风扇、金属PCB、散热膏等.在实际设计中要针对客户的要求及最佳费/效比合理地将上述几种方法综合运用到电源的设计中。

3.半导体器件的散热器设计

由于半导体器件所产生的热量在开关电源中占主导地位,其热量主要来源于半导体器件的开通、关断及导通损耗.从电路拓扑方式上来讲,采用零开关变换拓扑方式产生谐振使电路中的电压或电流在过零时开通或关断可最大限度地减少开关损耗但也无法彻底消除开关管的损耗故利用散热器是常用及主要的方法.

3.1 散热器的热阻模型

由于散热器是开关电源的重要部件,它的散热效率高与低关系到开关电源的工作性能.散热器通常采用铜或铝,虽然铜的热导率比铝高2倍但其价格比铝高得多,故目前采用铝材料的情况较为普遍.通常来讲,散热器的表面积越大散热效果越好.散热器的热阻模型及等效电路如下图所示

半导体结温公式如下式如示：

Pcmax(Ta)= (Tjmax-Ta)/θj-a (W) -----------------------(1)

Pcmax(Tc)= (Tjmax-Tc)/θj-c (W) -----------------------(2)

基于ZVS技术的感应加热电源的设计

基于ZVS技术的感应加热电源的设计

基于ZVS技术的感应加热电源的设计

感应加热电源是一种利用高频电磁感应原理来实现工件加热的技术。在传统的感应加热电源中，采用的是零压开关（ZVS）技术，即通过对谐振电路进行调节，使开关管在零电压条件下进行开关操作。本文将详细介绍基于ZVS技术的感应加热电源的设计。

首先，感应加热电源的设计需要考虑到以下几个关键要素：功率、频率、电压、电流、效率和稳定性。功率是指电源的输出功率，频率是指工作频率，电压和电流是指输出电压和电流，效率是指电源的能量转换效率，稳定性是指电源的输出稳定性。

在ZVS技术的应用中，可以采用全桥谐振电路结构，其中包括两个串联的功率开关管和两个并联的共振电容。实现零压开关的关键是使功率电子开关在工作过程中的电压达到零，从而减少开关电压下的功率损耗。

在设计电源时，首先需要确定所需的输出功率和工作频率。功率和频率的选择与被加热物体的特性以及所需加热速度有关。通常，功率范围在几千瓦到几十千瓦之间，频率一般选择在10kHz到100kHz之间。

接下来，需要考虑电源的电压和电流。电压和电流的选择与被加热物体的尺寸、电阻以及加热深度有关。一般来说，较大尺寸和较高电阻的物体需要较高的电压和电流。

在实际的电路设计中，可以采用脉冲宽度调制（PWM）技术来控制开关管的开关，从而实现对输出功率的调节。此外，还可以利用电流反馈控制来实现对电流的精确控制。

此外，为了提高电源的效率和稳定性，可以在电源电路中增加适当的保护措施，如过压保护、过流保护和温度保护等。 总之，基于ZVS技术的感应加热电源的设计需要考虑到功率、频率、电压、电流、效率和稳定性等关键要素。通过合理选择电路拓扑结构、控制策略以及保护措施，可以实现高效、稳定的感应加热电源。

周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计

周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计

广州致远电子股份有限公司

文库资料

©2015 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自ZLG致远电子，转载或引用请注明出处 1 周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计 周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计 摘要：历史上是否真的有悬丝诊脉之事？病人的脉象能否通过丝线传导给医生呢？这个目前都是一个疑问。但是，周立功致远电子通过“悬丝”测温是真有其事，下面就一步步的揭开它的庐山真面目。 电源模块属于灌胶模块类产品，基本都是由外壳、电路板、灌封胶（聚氨酯）组成。电源模块由于是发热类器件，在研发过程中需要严格测试其内部元件的温升，来保证电源模块的使用寿命。怎样才能测试到内部元件温度呢？那就需要用到“悬丝”测温了。 图1 悬丝诊脉 测试温度都会想到红外测温、热电偶测温等，用于模块内部测温方案，只有采用埋热电偶的方式测试。热电偶需要配合数据采集设备，一般分为两种，一种是简单的手持式采集，另外一种是台式数据采集设备。 一、手持式温度采集设备 此类设备优点是便携、可方便移动。缺点是测温点少、不可实时记录温度曲线。 图2 手持式温度采集设备 二、台式温度采集设备 台式数据采集类设备的优点是测温点数多、配合上位机软件可实时记录温度曲线，缺点是不便于携带，只可固定测试温度。 图3 台式温度采集设备 由于电源模块内部需要测试的温度点较多，同时需要实时记录温度曲线，来分析电源模块的热平衡情况。所以，台式温度采集设备比较适合电源模块的研发测试。 三、热电偶线材的准备 进行温度测试，除了有采集设备外我们还需要热电偶。市面上有两种来源，一种是购买成品热电偶，另外一种是购买线材自行制作的，并可重复性使用。 广州致远电子股份有限公司

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©2015 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自ZLG致远电子，转载或引用请注明出处 2 周立功致远电子如何做到专业的电源模块热设计 图4 成品热电偶线 图5 热电偶线材 我们有了热电偶线材，还需要制作热电偶。主要工作就是焊接热电偶线材。 图6 焊接设备及焊接好的热电偶 电源模块研发过程中测试电源模块内部温度需要将热电偶布到模块内部元器件表面，让后再进行灌胶，灌胶后的产品如图7。布完点后，在按照设计要求测试高温温升性能，保证选择的元器件温度都在设计范围内。最终，通过温度曲线再判断电源模块的热设计是否合理。通过上诉描素，你现在应该了解“悬丝”测温的真相了吧。 图7 布完测温点的电源模块 有电源技术方面的问题，欢迎致电4008884005转2转4进行咨询。 想了解更多关于隔离电源模块的相关信息，请点击/power/

电源pcb设计指南,包括_PCB安规、emc、布局布线、PCB热设计、PCB工艺设计

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专业知识 整理分享 电源pcb设计指南 包括：PCB安规、emc、布局布线、PCB热设计、PCB工艺

导读

1.安规距离要求部分

2.抗干扰、EMC部分

3.整体布局及走线部分

4.热设计部分

5.工艺处理部分

1.安规距离要求部分

安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离。

1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。

2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。

一、爬电距离和电气间隙距离要求，可参考NE61347-1-2-13/GB19510.14.

（1）、爬电距离:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥2.5mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥5.0mm；电气间隙:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥1.7mm， 输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥3.0mm；保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。

（2）、一次侧交流对直流部分≥2.0mm

（3）、一次侧直流地对地≥4.0mm如一次侧地对大地

（4）、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。

（5）、变压器两级间≥6.4mm 以上，≥8mm加强绝缘。

2.抗干扰、EMC部分 WORD格式可编辑

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