你應(yīng)該什么時(shí)候在PCB中使用VRM散熱器嗎？

眾所周知，CPU需要散熱片才能保持在安全的溫度下，但是VRM卻沒(méi)有得到應(yīng)有的重視，這是其中一個(gè)支持組件。您的VRM，無(wú)論是單級(jí)還是多級(jí)，都可能需要一個(gè)散熱器才能保持在正確的工作溫度范圍內(nèi)。

在由分立組件構(gòu)建的VRM中，如果您決定使用VRM散熱器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，則會(huì)遇到一些困難。在VRM ASIC中，芯片本身的設(shè)計(jì)確定是否需要VRM散熱器。如果任一類型的VRM設(shè)計(jì)合理，則除非您決定超頻GPU，否則您將不需要采取不當(dāng)?shù)臒峁芾泶胧?/span>

何時(shí)使用VRM散熱器

何時(shí)使用VRM散熱器的主題非常有趣。這取決于許多因素，包括電路板上使用的分立組件，PCB基板的導(dǎo)熱性，是否存在任何其他主動(dòng)冷卻措施以及使用的是單級(jí)還是多級(jí)VRM。讓我們快速記住VRM的運(yùn)行方式以及在何處產(chǎn)生熱量。

VRM通常實(shí)現(xiàn)為降壓轉(zhuǎn)換器，因此它使用具有低占空比的PWM信號(hào)來(lái)開(kāi)關(guān)功率MOSFET。用一個(gè)大電容器將輸出電壓調(diào)節(jié)在兩個(gè)電平之間。單級(jí)VRM包含兩個(gè)MOSFET，而多級(jí)VRM每級(jí)包含兩個(gè)MOSFET。每個(gè)級(jí)中的MOSFET連續(xù)切換，然后在VRM的輸出端調(diào)制LC電路中的調(diào)節(jié)電平。

如果您看一個(gè)典型的功率MOSFET，您會(huì)在組件背面看到一個(gè)大的金屬焊盤。這是MOSFET的散熱器。我已經(jīng)看到一些設(shè)計(jì)師將定制的散熱器直接連接到這些焊盤上以提供散熱。

一旦放置在板上，功率MOSFET將朝下傾斜，這意味著MOSFET散熱器直接靠在板上。通常，這些板被焊接到銅質(zhì)散熱墊上，從而使熱量通過(guò)散熱孔流到板的背面。大部分熱量將積聚在焊盤上，而將MOSFET焊盤靠在板上意味著這塊板本身就像一個(gè)散熱器。如果露出計(jì)算機(jī)主板并找到VRM MOSFET，請(qǐng)嘗試打開(kāi)計(jì)算機(jī)電源，然后等待系統(tǒng)加熱。您會(huì)發(fā)現(xiàn)板子的背面很燙。

在上面顯示的示例中，每個(gè)MOSFET的頂表面都是絕緣的，因此只有極少的熱量從電路板上流走，因此在這些組件頂部不需要額外的散熱器。一些制造商仍會(huì)在組件表面添加散熱器以進(jìn)行裝飾。設(shè)計(jì)了一些現(xiàn)代VRM，以便MOSFET的熱墊位于頂表面上，這主要用于GPU。在這些服務(wù)器上，散熱器是必不可少的，因?yàn)檫@些VRM不會(huì)將主板用作散熱器。

在哪里放置額外的VRM散熱器

如果確實(shí)需要額外的散熱器，應(yīng)將其放在哪里？如果MOSFET焊盤靠著電路板放置，并且電路板的背面達(dá)到不可接受的溫度，則您需要將散熱器放在電路板的背面。一種方法是將MOSFET的銅散熱墊延伸到板的背面。組裝期間，您可以將導(dǎo)熱墊或其他導(dǎo)熱材料（TIM）直接放在銅上。然后，將散熱器直接連接到散熱墊，如下所示。這會(huì)將熱量從板子的背面去除，并散發(fā)到周圍的空氣中。

單級(jí)與多級(jí)VRM散熱器和溫度

請(qǐng)注意，多級(jí)VRM在此具有一些優(yōu)勢(shì)，而不僅僅是電源穩(wěn)定性。與以相同頻率運(yùn)行的單級(jí)VRM相比，多級(jí)VRM在輸出電壓中已經(jīng)具有較低的紋波。如果您想讓單級(jí)VRM提供與多級(jí)VRM相同的紋波，則單級(jí)VRM將需要以更高的PWM頻率運(yùn)行。這將導(dǎo)致您的單級(jí)VRM達(dá)到比具有相同紋波的等效多級(jí)VRM更高的溫度。

如果確實(shí)需要一起冷卻多級(jí)VRM中的每個(gè)級(jí)，則可以使用跨所有組件的共享散熱器。這需要在每個(gè)階段（在板的背面或組件的頂部）放置一個(gè)墊，并在VRM的所有階段之間連接一個(gè)較大的散熱器。這在某些高性能圖形卡的VRM中使用，如果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超頻，則絕對(duì)建議使用此功能。

最后，市場(chǎng)上有一些數(shù)字和模擬VRM控制器IC。其中一些IC可在多級(jí)VRM中支持6級(jí)，從而提供非常平滑的輸出電壓。這些IC也產(chǎn)生大量熱量，這里概述的散熱器安裝策略同樣適用于這些IC。

使用VRM散熱器構(gòu)建布局可能很困難，但是當(dāng)您使用正確的PCB設(shè)計(jì)和分析軟件時(shí)，可以輕松地布局VRM并添加任何需要的散熱器。