按二极管的散热能力选择整流器的额定电流

1.选择整流桥还是二极管?

  整流桥电路简单,仅仅需要4只引脚,而二极管需要八只引脚,在电源适配器电路板的设计上,整流桥具有电路设计的优势｡然而,整流桥的价格明显地高于四只二极管的价格｡如果从成本角度考虑,还是选用二极管便宜得多,所付出的代价是占用电路板的空间比整流桥要大。

2. 二极管的额定电流需要的散热条件

  对于20W以下的开关电源适配器面言,如果采用二极管构成桥式整流电路,大概需要额定电流为3A的二极管,最常见的3A整流二极管是1N5400系列。

  1N5400系列整流二极管的额定电流的测试条件为单相,可重复负载､离管壳12.7mm处(对应英制0.5in)的引脚温度不高于105℃｡这时的直径1.3mm的铜引脚所起到的作用就是要将管芯产生的热量通过引脚散发到环境,引脚也成了二极管的散。

  3.不同的散热条件对额定电流的影响

  图5-11所示为1N5400系列整流二极管在不同的散热条件下的额定电流能力,即引脚在不同位置上的温度与实际额定电流的关系。

  从图5-11中看到,如果是在距离管壳127m处引脚的温度为105℃,则1N5400系列就可以承受3A电流,如果是距离管壳6.35m处引脚的温度为105℃,则可以承受的4.5A电流,如果处在管壳端0.8mm处引脚的温度为105℃,则可以承受6.5A电流｡这就是说,在相同的温度下,距管壳越近,可以承受的电流就越大。

  同样,如果引脚的温度达到170℃,则1N5400系列的承受电流能力将下降到零。

  怎才能保证1N85400系列的引脚温度不超过105℃？有两个办法是降低流过二极管的电流,二是加强二极管的散热。

  前者是一种被动的方法,而后者才是主动的解决方法。图5-12所示为不同的散热方式的热阻。

图5-1 1N400系列引脚在不同的位置上的温度与实际额定电流的关系

  从图5-12中看到,安装方式1是最常见的安装方式,但是需要印剧电路板上要有一定的铜箔面积,只有在这个条件下,表5-1中的热阻才能对应;安装方式2将二极管装配在直立式插入式端子上,由于这个端子尺寸比较小,散热能力相对最差;安装方式3是将二极管的阳极焊接在38m×38mm的铜板表面上,这时的热阻最小。

需要注意的是,如果电源适配器印制电路板上仅有焊盘,而且引脚长度很短,直接的结果就是管散热能力变差,最终导致不太大的电流就足可以使得管芯达到极限温度。