从‘节流’的角度来看,减少负载电流是降低开关电源芯片发热量的有效方法。我们在设计电路时,应该给电源芯片预留充足的余量。例如,如果一个芯片最大支持1A输出,实际使用中最好控制在800mA以内,甚至更低,这样能显著减少发热。
开关电源发热是什么原因造成的
开关管的损耗主要来源于开关过程损耗和通态损耗。要减小通态损耗,可以选用低通态电阻的开关管;而针对开关过程损耗,则应选择开关速度更快、恢复时间更短的器件。当然,采用更优的控制方式和缓冲技术,如软开关技术,能更大幅地降低损耗。
对于功率二极管,特别是用于交流整流及缓冲的二极管,通常缺乏更高效的技术手段来减小损耗,最佳方案是直接选用高质量的低损耗二极管。而对于变压器二次侧的整流,可以考虑采用效率更高的同步整流技术,从而有效降低发热。
针对高频磁性材料引起的损耗,我们需要特别注意并尽量避免趋肤效应带来的负面影响。解决趋肤效应影响的一个实用方法是采用多股细漆包线并绕的方式,这样能增加有效导电面积,从而降低因高频电流聚集导致的额外发热。
开关电源中发热的主要元器件包括半导体开关管、功率二极管、高频变压器和滤波电感等。其中,功率管是发热量较大的器件之一。减小它的发热量,不仅能提高功率管自身的可靠性,还能提升整个开关电源的平均无故障时间。
除了负载电流,芯片本身的驱动条件也很关键。如果Rdson(导通电阻)过大,或者驱动波形不足导致开关管上下沿不够陡峭,都会引起巨大的开关损耗。此外,如果设计存在缺陷,比如峰值电流大但占空比小,同样会导致严重发热,甚至管子损坏。
电源芯片一旦发烫,往往意味着它正处于非正常的工作状态。这种高温情况如果持续存在,非常容易导致芯片烧毁。因此,在电子产品的初期设计阶段,就必须充分考虑到散热和余量问题,不能等到问题出现才去补救,否则很容易造成硬件损坏。