功率電源中器件的溫升與極限工作溫度

熟悉電子電路設計的朋友一定都知道，在電源整體設計中存在一些發熱非常嚴重的器件，如整流橋、MOS管、快恢復二極管這些器件。而在功率電源中，電感和高頻變壓器則成為了發熱現象的重災區。那么在功率電源中，它們的合理溫升應該是多少，在惡劣條件下的極限溫升又該是多少呢?

一般來說，電管、變壓器類器件的溫度都控制在120℃左右。半導體結溫控制在0.8，具體的可以參考《GJB/Z35-93元器件降額準則》。

在實際操作中，在室溫35℃環境下半導體器件熱平衡后，其最高溫度不超過80°;磁性器件最高溫度不超過90℃。當然“最高溫度”測試方法因人而異，該情況使用的是FLUKE標價5K的一個二維熱成像儀。

其實實際上，對于元器件溫度的要求，不能用一個籠統的標準來全部概括。很多人在實際操作中發現低頻整流橋工作在100℃左右的環境也是沒有問題的。其他的功率半導體，則需要看是金屬封裝還是塑封的，150℃工作溫度或者塑封的在最惡劣的情況下，最高溫度控制在100℃以內都是沒有有問題的。而175℃工作溫度或者金屬封裝的，在最惡劣的情況下，最高溫度控制在120℃以內，應該還算是安全的。

需要特別注意的是，那種“軸線”封裝的二極管，特別是肖特基二極管，包括部分TO252封裝的肖特基二極管，最高溫度控制在100℃顯然是不夠的。換句話說，降額幅度還應該與封裝體積掛鉤。封裝越大，電壓、電流、溫度的降額幅度可以越小。

如果關于溫度的問題大家還是覺得沒有靠譜的說法，那么可以從公式計算的角度來試著分析。首先要考慮的是最惡劣情況下的溫度，如最高溫度下滿載工作，整流橋、MOSFET、快恢復二極管表面溫度不要超過110~115℃，或根據經驗公式估算結溫：Tj=Tc+P*Rthjc(P為MOSFET的功耗，Rthjc為MOSFET結到殼的熱阻)，結溫估算出來對比功率器件規格書最大結溫，對比是否滿足降額要求即可，電感如果是磁環做的，磁芯和表面不要超過120℃，如果是用EE類的，磁芯線苞溫度測內部溫度，內部磁芯和線包苞不要超過140℃，有時候帶風扇的模塊，測表面線苞有時候很涼快，其實內部可能溫度非常高，已無法滿足安規要求，注意線、膠帶、擋墻等材料的溫度等級選擇。

本文從實際操作的角度出發，為大家講解功率電源器件的發熱情況以及極限工作溫度。并在最后通過公式計算的方式，用更加富有理論性的方式為大家提供了一種溫度知識的參考。正在被器件工作溫度困擾的朋友不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會有意想不到的收獲。