开关电源热设计

高温对电源的影响：绝缘性能通化，元器件损坏，材料的热老化；低熔点焊缝易开裂，焊点脱落及器件之间的机械应力大。对开关电源的热分析的积极意义：1、能精确计算元器件的寿命，为电源的寿命计算提供依据。2、通过系统的整体温升分析与计算，为器件的选型和降额使用提供依据。3、通过元器件的热分析和计算，为散热方式和散热器件的选择提供依据。4、能有效控制整体温升，控制元器件的整体早期失效率，大提高可靠性。热设计的目标：控制元器件的发热量，如果元器件的发热量得不到有效控制，那么元器件将会在很短时间内失效。一般而言，温升升高电阻值会降低，高温会降低电解电容易的寿命，高温会使变压器扼流线圈的绝缘性能下降。晶体管的放大倍数增加，MOS管的漏源阻抗变高。热设计的实际步骤：1、分析电源电路的布局结构，确定主要发热单元；根据电路理论中的相关公式，求各发热单元的理论损耗值。2、分析电源对应的热路，确定传热途径，绘出等效的热模型。根据热设计理论，计算各元件的理论热阻值；根据热路图建立热平衡方程，分析温度场的分布特性，解出各节点的温度值，根据电路模式和热路模型进行数值计算，根据计算结果，得出最佳方案。3、建立3D热模型，利用专门的仿真软件（Flotherm,ANSYS）.根据流体力学和数字传热型原理，采用有限元体积法，对建立的模型进行数字计算，根据计算结果得出最佳方案。4、分别对元件、线路、印刷电路板和机箱进行热设计。5、模型和样机进行实验分析。通过模型和样机的测试和测量，检验理论计算和实际结果的偏差程度。6、除了热设计还要考虑安全性、可靠性、维修性、及电磁兼容的协同设计，满足相应的标准和要求。散热方式分析及选择：1、功率开关管：开通损耗、导通损耗、关断损耗。2、整流二极管：正向导通损耗。3、变压器、电感：铁损、铜损。4、电容、功率电阻的元源元件：欧姆热损耗。散热常用的方式：热传导、热辐射、热对流、蒸发散热。散热器件：PCB铜箔、散热器（铜、铁、铝），风扇冷却，水冷、油冷、半导体致冷、热管。