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1、以博大電源模塊為例詳解模塊電源散熱數(shù)字電源管理技術(shù)及電源管理總線電源模塊在運(yùn)行過(guò)程中，由于模塊內(nèi)部將產(chǎn)生功率消耗，而且以熱量的形式產(chǎn)生，若不將這些熱量發(fā)散出去，將會(huì)聚積在模塊內(nèi)部，使得溫度過(guò)高，進(jìn)而可能促使功率器件超過(guò)額定的溫度極限；輕則縮短模塊電源使用壽命，重則損壞模塊。所以散熱設(shè)計(jì)對(duì)于電源模塊來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。一般額定操作溫度的定義，均是以外殼溫度或指定之熱點(diǎn)為溫度量測(cè)基準(zhǔn)，如下圖的紅點(diǎn)所示。外殼溫度量測(cè)點(diǎn)指定熱點(diǎn)量測(cè)使用在具有散熱外殼型式的模塊，通常定義為外殼的中心點(diǎn)使用在OpenFrame型式模塊，通常定義為溫度最高的零件表面以將基準(zhǔn)溫度降低至額
2、定范圍內(nèi)為散熱設(shè)計(jì)之目標(biāo)。一般而言，電源模塊最大可操作的外殼溫度極限，依不同設(shè)計(jì)，多設(shè)定在100℃~110℃左右。1、外殼溫度估算在一般應(yīng)用中，通常采用實(shí)際測(cè)量來(lái)得出實(shí)際外殼溫度。但在部份情況下，實(shí)際測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)；此時(shí)則可通過(guò)估算的方式得出大概的外殼溫度。下面就通過(guò)博大科技電源模塊的實(shí)際范例，介紹電源模塊外殼溫度估算的步驟，以避免模塊工作超過(guò)最高外殼工作溫度。估算步驟如下：STEP1---確定電源模塊最大的操作環(huán)境溫度(Ta)STEP2---估算最大輸出功率(Po)估算實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所需的最大輸出功率Po。如果是多路輸出，則指多路輸出的總輸出功率。計(jì)算
3、方程式為STEP3---確定轉(zhuǎn)換效率(η)一般模塊只提供額定輸入電壓在滿負(fù)載輸出功率及25℃環(huán)境溫度下的效率值，實(shí)際上在不同的負(fù)載情況或輸入電壓時(shí)，以及不同的操作環(huán)境溫度，效率會(huì)發(fā)生一些改變，博大科技電源模塊在規(guī)格書內(nèi)都已提供上述的效率曲線圖，可依照實(shí)際的條件，查詢轉(zhuǎn)換效率。STEP4---確定外殼對(duì)環(huán)境的熱阻(θca)熱阻定義為單位消耗功率所產(chǎn)生的上升溫度，通常以℃/W表示。STEP5---估算電源模塊本身所產(chǎn)生之消耗功率(Pd)。方程式如下：STEP6---估算電源模塊外殼的工作溫度（Tc）。方程式如下：STEP7---確認(rèn)上述外殼工作溫度應(yīng)在最
4、高工作溫度以下。實(shí)例詳解以博大科技40W電源模塊FEC40-48S05（輸出電壓：5V,滿載電流：8.0A）為例為大家介紹一下如何估算電源模塊外殼溫度。假設(shè)實(shí)際操作條件如下：--最大操作環(huán)境溫度(Ta)為50℃--輸入電壓(Vin)為48V時(shí)--輸出電壓(Vout)為5V時(shí)--實(shí)際負(fù)載電流(Iout)為6.4A。(6.4A/8.0A=80%滿負(fù)載)--實(shí)際輸出功率(Po)為5Vout*6.4A=32W依規(guī)格書所提供的輸出負(fù)載及輸入電壓對(duì)效率的曲線圖可查出，在Vin=48V，Iout=80%滿負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率η=92%由規(guī)格書中可以查詢到，在不加散熱片
5、及無(wú)強(qiáng)制氣流的情況下θca=9.2(℃/W)計(jì)算電源模塊之消耗功率：計(jì)算電源模塊外殼溫度：結(jié)論：在此操作條件下，外殼溫度（Tc）約為75.6℃，低于額定溫度100℃，故符合工作溫度和設(shè)計(jì)使用要求。2、散熱設(shè)計(jì)如果上述的估算已經(jīng)超過(guò)外殼最大工作溫度，則必須增加散熱的設(shè)計(jì)。由估算外殻溫度的方程式可知，Ta及Pd是系統(tǒng)操作時(shí)的條件，可視為定值，故要降低外殼溫度，需要由降低外殼到環(huán)境的熱阻(θca)著手，θca也是散熱設(shè)計(jì)中最重要的因子。在博大科技電源產(chǎn)品的規(guī)格書內(nèi)，都有提供在多種散熱條件下，模塊到環(huán)境的熱阻值。這個(gè)熱阻值是在恒溫、恒濕及可控風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)
6、備里直接測(cè)得，非常具有參考價(jià)值。具體標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法如下圖：3、散熱方法在系統(tǒng)沒(méi)有任何散熱設(shè)計(jì)的情況下，應(yīng)該確保頂部和底部保留足夠的氣流信道，使模塊在運(yùn)作產(chǎn)生熱能時(shí)，與環(huán)境空氣因溫度差而產(chǎn)生自然對(duì)流冷卻。在氣流信道不完善的情況下，導(dǎo)致模塊殼溫過(guò)高時(shí)，可以通過(guò)以下的方式，做為散熱設(shè)計(jì)。增加散熱片散熱片的主要作用，是增加熱源對(duì)環(huán)境空氣之間的接觸面積，在有適當(dāng)空氣對(duì)流的情況下(包含自然對(duì)流)，可明顯的降低熱阻θca。散熱片與電源模塊外殼在直接接合時(shí)，因?yàn)橥鈿づc散熱片都是堅(jiān)硬的材質(zhì)，并無(wú)法確保完全密合平整，多少會(huì)產(chǎn)生一些縫隙，這將會(huì)增加熱阻；所以電源模塊在組配散
7、熱片時(shí)需使用導(dǎo)熱的表面材料，如導(dǎo)熱硅脂(Thermalcompound)、導(dǎo)熱硅膠片(ThermalPad)等，來(lái)確保外殼與散熱片的緊密結(jié)合及減少縫隙；組裝結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。組配后的熱阻θca為θcp、θph、θha的總和；因?yàn)榭諝庠诓涣鲃?dòng)的情況下熱阻極大，故與空氣接觸的θha為最主要的熱阻。使用散熱片可以大幅度降低θha的方式，但若θcp、θph不佳，也會(huì)影響到總熱阻θca，這也是為什么需要使用具有良好導(dǎo)熱性及填縫效果之ThermalPad的原因。最好的散熱片擺放方式，是散熱片的鰭片上下垂直于空氣中，形成良好的”煙囪效應(yīng)”，如此才能擁有最好的自然
8、對(duì)流效果；在無(wú)強(qiáng)制氣流輔助散熱的情況下，尤其重要。博大科技原廠可以提供不同熱阻、樣式的散熱片，具體情況可以咨
