开关电源已遍及运用在当时的各类电子设备上，其单位功率密度也在不断地进步。但它们作业时会发生许多的热量，假如不能把这些热量及时地排出并使之处于一个合理的水平将会影响开关电源 的正常作业，严峻时会损坏开关电源，本文就针对进步开关电源作业的牢靠性，共享几种在开关电源规划中热规划的办法。
为了将发热器材的热量尽快地发散出去，一般从以下几个方面进行考虑: 运用散热器、冷却电扇、金属pcb、散热膏等。在实践规划中要针对客户的要求及最佳费/效比合理地将上述几种办法归纳运用到电源的规划中。
由 于半导体器材所发生的热量在开关电源中占主导地位，其热量首要来源于半导体器材的注册、关断及导通损耗，从电路拓扑办法上来讲，选用零开关改换拓扑办法产 生谐振使电路中的电压或电流在过零时注册或关断可最大极限地削减开关损耗但也无法彻底消除开关管的损耗故运用散热器是常用及首要的办法。
散热器是开关电源的重要部件，它的散热功率高与低关系到开关电源的作业功能，散热器一般选用铜或铝，尽管铜的热导率比铝高2倍但其价格比铝高得多，故现在选用铝资料的状况较为遍及，一般来讲散热器的外表积越大散热作用越好，散热器的热阻模型及等效电路如图1所示。
半导体结温公式如下式所示：
pcmax(ta)= (tjmax-ta)/θj-a (w) ———————–(1)
pcmax(tc)= (tjmax-tc)/θj-c (w) ———————–(2)
pc: 功率管作业时损耗
pc(max): 功率管的额外最大损耗
tj: 功率管节温
tjmax: 功率管最大容许节温
ta: 环境温度
tc: 预订的作业环境温度
θs : 绝缘垫热阻抗
θc : 触摸热阻抗(半导体和散热器的触摸部分)
θf : 散热器的热阻抗(散热器与空气)
θi : 内部热阻抗(pn结接合部与外壳封装)
θb : 外部热阻抗(外壳封装与空气)
依据图2热阻等效回路，全热阻可写为:
θj-a=θi+[θb *(θs +θc+θf)]/( θb +θs +θc+θf) —————-(3)
又由于θb比θs +θc+θf大许多，故可近似为
θj-a=θi+θs +θc+θf ———————(4)
（1）pn结与外部封装间的热阻抗(又名内部热阻抗) θi是由半导体pn结结构、所用资料、外部封装内的填充物直接相关.每种半导体都有自身固有的热阻抗.
（2）触摸热阻抗θc是由半导体、封装办法和散热器的触摸面状况所决议.触摸面的平坦度、粗糙度、触摸面积、装置办法都会对它发生影响。当触摸面不平坦、不光滑 或触摸面紧固力缺乏时就会增大触摸热阻抗θc。在半导体和散热器之间涂上硅油能够增大触摸面积，扫除触摸面之间的空气而硅油自身又有杰出的导热性，能够大 大下降触摸热阻抗θc。
（3）绝缘垫热阻抗θs
绝缘垫是用于半导体器材和散热器之间的绝缘.绝缘垫的热阻抗θs取决于绝缘资料的原料、厚度、面积。下表中列出几种常用半导体封装办法的θs+θc
（4）散热器热阻抗θf
散热器热阻抗θf与散热器的外表积、外表处理办法、散热器外表空气的风速、散热器与周围的温度差有关。因而一般都会设法增强散热器的散热作用，首要的办法有添加散热器的外表积、规划合理的散热风道、增强散热器外表的风速。散热器的散热面积规划值如图3所示：
图4
但假如过于寻求散热器的外表积而使散热器的叉指过于密布则会影响到空气的对流，热空气不易于活动也会下降散热作用。天然风冷时散热器的叉指间隔应恰当增大，挑选强制风冷则可恰当减小叉指间隔。如图4所示：
（5）散热器外表积核算
s=0.86w/(δt*α) (m2)
δt: 散热器温度与周围环境温度（ta）的差（℃）
α： 热传导系数，是由空气的物理性质及空气流速决议。α由下式决议。
α=nu*λ/l ()
λ:热电导率（kcal/m2h）空气物理性质
l：散热器高度（m）
nu：空气流速系数。由下式决议。
nu=0.664*√[(vl)/v’]*3√pr
v：动粘性系数（m2/sec）,空气物理性质。
v’:散热器外表的空气流速(m/sec)
pr: 系数，见下表
[例] 2scs5197在电路中耗费的功率为pdc=15w，作业环境温度ta=60℃，求在正常作业时散热器的面积应是多少？
解: 查2scs5197的产品目录得知:pcmax=80w(tc=25℃)，tjmax=150℃且该功率管运用了绝缘垫和硅油，θs+θc=0.8℃/w
从(2)式可得
θi=θj-c=(tjmax-tc)/pcmax-=(150-25)/80≒1.6℃/w
从(1)式可得
θj-a=(tjmax-ta)/pdc=(150-60)/15=6℃/w
从(4)式可得
θf=θj-a－(θi＋θc＋θs) ≒6－(1.6+0.8)=3.6℃/w
依据上述核算散热器的热阻抗须选用3.6℃/w以下的散热器，从散热器散热面积规划图中能够查到:运用2mm厚的铝材至少需求200cm2，因而需选用140*140*2mm以上的铝散热器。
注：在实践运用中，tjmax有必要降额运用，以80%额外节温来替代tjmax保证功率管的牢靠作业。
在开关电源的实践规划过程中，一般选用天然风冷与电扇强制风冷二种办法。天然风冷的散热片装置时应使散热片的叶片竖直向上放置，若有或许则可在pcb上散热片装置方位的周围钻几个通气孔便于空气的对流。
强制风冷是运用电扇强制空气对流，所以在风道的规划上相同应使散热片的叶片轴向与电扇的抽气方向共同，为了有杰出的通风作用越是散热量大的器材越应接近排气电扇，在有排气电扇的状况下，散热片的热阻如下表所示：
开 关电源中首要发热元件有大功率半导体及其散热器，功率改换变压器，大功率电阻。发热元件的布局的基本要求是按发热程度的巨细，由小到大摆放，发热量越小的 器材越要排在开关电源风道风向的优势处，发热量越大的器材要越接近排气电扇。为了进步出产功率，经常将多个功率器材固定在同一个大散热器上，这时应尽量使 散热片接近pcb的边际放置。但与开关电源的外壳或其它部件至少应留有1cm以上的间隔。若在一块电路板中有几块大的散热器则它们之间应平行且与风道的风向平行。在笔直方向上则发热小的器材排在最低层而发热大的器材排在较高处。
发热器材在pcb的布局上一起应尽或许远离对温度灵敏的元器材，如电解%&&&&&%等。
