PCB热设计优化方案

一般PCB是平放安装。对一些发热量大，板面多的电子设备，PCB宜采用直立安装，这有利于板上的元器件散热。板与板之间的间距不小于20mm。印制板的排列方式应遵循一定的原则：

1）电子设备采用自由对流空气冷却的，最好采用按纵向方式排列；对电子设备采用强风冷却的，最好采用按横向方式排列。有利于冷却效果。

2）对于热温敏感的元器件，最好安排在设备的最下面，使这部分元器件受不到高温的“煎烤”，也不接受其他大的散热部件的影响。同一块印制板上的元器件，尽可能按散热大小分段放置，对那些发热量小或热敏感元器件放在冷却风入口处或空间大、空气流通好的位置。

3）设备内部散热主要依靠自然通风和强制通风两种，在设计散热方式上要合理配置器件和印制板的位置，要避免在某个区间有太大的空间或处于比较拥挤的区域，整个空间设计既要显得均称合理，又要效果好。合理地排列布局可以有效地降低电路板的温升，有效地降低元器件及设备的故障率。

4）各元器件散热设计也是关系到设备安全运行的重要措施。开关电源的发热元器件有二次侧整流二极管和交流整流滤波的电解电容。设计整流二极管的散热片要根据输出电流、电压以及所选择二极管的型号有关，一般公式很难计算出散热量，要根据实际情况而定散热片的大小。电解电容一般大功率电源安装在电源盒的盖子上，依靠铁盖子散热。

开关电源的发热元件是开关功率管和二次侧整流输出二极管。散热器通常采用的材料是铜或铝，从价格和重量考虑，使用铝质材料较为普遍。一般来说散热器的面积越大，散热的效果越好，但大的散热器，影响电源体积。散热器的热阻计算如下：

P_cmax=（t_jmax-t_a）/Q_j-a（w）(https://www.xing528.com)

P_cmax=（t_jmax-t_c）/Q_j-c（w）

式中，P_cmax为开关功率管最大功耗（W）；t_jmax为开关功率管最大结温（℃）；t_a为使用电源环境温度（℃）；t_c为设定工作温度（℃）；Q_j为开关管阻抗系数。

Q_j=a=θ_i+θ_s+θ_c+θ_f

式中，θ_i为晶体管片内PN结热阻（Ω）；θ_s为绝缘材料热阻抗（Ω）；θ_c为材料接触热阻抗（Ω）；θ_f为散热器材料热阻抗（Ω）。

根据开关功率管的最大功耗，计算出散热材料的面积，其结果使开关管损耗最小。