不可忽視的電源的散熱問題

電源的散熱問題比以往任何時候都更重要

這是一個古老的工程故事，有時是在開玩笑，但通常不是：電源是特定的最后一個項目。想法是“一旦我們知道了我們的功率需求，就必須找到一個合適的電源”。隨著對更高能源效率、更高可靠性和更快設計周期等越來越多的需求，以及越來越多的監(jiān)管，這種方法是不可接受的。

一個有效的工程團隊將在項目的早期考慮功率需求的所有方面，包括散熱和封裝。如果要避免需要更大電源的令人不快的意外發(fā)生，或避免一個新的冷卻策略，在項目的早期考慮電源系統(tǒng)至關重要，當項目接近完成時，沒有人想聽到：“別忘了，我想我們可能會在這里增加風扇。”

Vicor的功率元件設計方法有助于工程師構建電源鏈，同時保持靈活性的電源系統(tǒng)設計方法。如果需求變化，它可以用將滿足新規(guī)范的器件簡單替代所選擇的功率元件。這比使用一種大型集中供電更加容易，其整個電源系統(tǒng)可能要改變才能滿足修訂后的規(guī)范。

現(xiàn)在有了仿真和連接電氣和熱性能的各種工具，如PowerBench白板，使之更容易創(chuàng)建優(yōu)化的熱設計。由于更加涼爽的運行，有時甚至有可能從系統(tǒng)的可用功率中擠出更多的性能，減少“以防萬一”的容差緩沖需求，或增加可靠性。

選擇正確的功率元件是一個關鍵。在過去使用的是開放式電源，但它們帶來了一些挑戰(zhàn)。由于其不規(guī)則的“輪廓”線，氣流可能不平衡，并可能被相鄰元件阻塞（“遮擋”）。散熱器可以解決這個問題，但需要在轉換器和散熱器之間使用一個插入彈性襯墊，或專用的預散熱裝置。

同時，通過轉換器的引腳到系統(tǒng)PC板銅箔的可用熱傳導范圍最好適度到可以忽略不計。結果就是冷卻效果差，以及出現(xiàn)局部熱點，其中個別元件可能出現(xiàn)熱應激，特別是在“角落條件”下，即使整體平均溫度在允許范圍內。

最近模壓（封裝型）轉換器封裝，如Vicor ChiP平臺，克服這些局限性。光滑、平坦的頂面意味著散熱器易于連接和使用有效。

同樣，最新的設計和引線數(shù)的增加提供了一個到外殼或冷板的簡單、有效、低阻抗的熱路徑。因此，它是對流和傳導方面的雙贏，見圖1。（通過雙面對流，甚至還有幾個百分點的額外冷卻，這是一個額外的好處。）

模壓封裝的建模和分析顯示它提供了多個有效的熱路徑。

ChiP封裝提供了雙面冷卻，它消除封裝熱量的能力增加了一倍，但卻增加了散熱器設計的復雜性。優(yōu)化的熱設計對電源鏈的前端提出了最大的挑戰(zhàn)，其中的功率水平往往是最高的。

新的Vicor集成適配器（VIA）封裝技術大大簡化了電源鏈前端的設計，特別是熱設計。通過在一個易于使用的封裝中提供新水平的功率密度、效率和熱性能，同時集成了濾波等一些外圍電路，VIA封裝有助于工程師更輕松地開發(fā)高效散熱的電源鏈。

編輯：黃飛