电源适配器散热器设计要点

电源适配器热设计的原则、程序及相关参数电源适配器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提高。高功率密度的定义从1991年的25W/in3、1994年的36W/in3、1999年的52W/in3、2001年的96W/in3，到目前已高达数百瓦每立方英寸。由于电源适配器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，将会影响电源适配器的正常工作，严重时还会损坏电源适配器。为提高电源适配器工作的可靠性，热设计在电源适配器设计中是必不可少的一个重要环节。

 电源适配器散热器设计要点

1.在保证散热要求的前提下，尽量选用体积小、重量轻的散热器。
2.安装时，尽量增大器件和散热器的接触面积和压力，用 硅脂涂在接触面上。注意安装的方式和方向。
3.散热器表面应粗糙，但与器件接触面要有好的光洁度， 涂黑。
4.管子与机壳绝缘时，应使散热器与机壳绝缘，不仅采 用电绝缘片。
5.密封情况下，要注意没有对流。
6.风冷时的风道设计。

在尽量通过优化设计等方式减少功率开关发热量的同时，还需要通过散热器利用传导、对流、辐射的传热原理，将元器件产生的热量快速释放到周围环境中去，以减少内部热累积，使元器件工作温度降低，这就是热设计。热设计的基本原则如下。
（1）要清楚了解电源适配器的工作环境，包括环境温度的变化范围、太阳或周围其他物体的辐射情况等，电源适配器的散热方案应该符合应用环境的要求。
（2）对于元器件采用II级降额，根据元器件的资料，就可以确定最高允许温度。
（3）电源适配器热设计应与工业造型设计、电气设计、结构设计、可靠性设计及电磁兼容性设计同时考虑，在保证电气性能和可靠性要求的前提下，权衡分析，折中解决。例如，在设计通风网板时，一般都希望开孔率高，这就涉及孔间距和孔的大小。从孔的大小看，当然希望越大越好，但一方面，考虑电磁兼容性的要求，开孔直径一般不超过干扰波长的1/20；另一方面，根据安规的要求，系统的开孔必须满足下列任何一项要求。
①任一方向测量，孔的尺寸不应超过5mm。
②如果孔的宽度在1mm内，长度则不限。
③孔的尺寸不限，但必须确保外物不会直接掉入孔内而触碰到具有危险电压的零件。
（4）要保证冷却系统结构简单、工作可靠及费用较低。一个重要的原则是，力争用成熟的工艺、成熟的技术，设计出高可靠性的产品。
（5）要考虑冷却设备的振动和噪声。
（6）若采用强迫空气冷却，冷却空气的入口温度要限制，即使冷却空气的入口远离其他设备热空气的出口，也不能二次利用冷却空气进行冷却。
（7）要提高冷却系统的可维修性。对冷却系统进行维修时，应具有良好的安全性和可达性，防尘装置和风扇要便于快速拆卸、清洗和更换，且防尘装置上必须有提醒用户清洗的标志。
（8）电源适配器中的功率器件的热设计要和电源适配器的热设计一起考虑。例如，电源适配器整流器的热设计要考虑到电源适配器的热设计，传输子架的热设计要考虑到整个机柜的热设计，反之亦然。
强迫风冷的散热量比自然冷却大10倍以上，但要增加风扇、风扇电源、联锁装置等，这不仅使电源适配器的成本和复杂性增加，而且使电源适配器的可靠性下降，另外还增加了噪声和振动。因此，在一般情况下应尽量采用自然冷却，而不采用风冷却方式。在元器件布局时，应将发热元器件安放在下风位置或在PCB的上部。散热器采用氧化发黑工艺处理，以提高辐射率，不允许用黑漆涂覆。散热器喷涂三防漆后会影响散热效果，需要适当加大余量。散热器安装的平面要求光滑平整，一般在接触面涂上硅脂以提高热导率。变压器和电感线圈应选用较粗的导线来抑制温升。