橋堆作為一種功率元器件,非常廣泛。應(yīng)用于各種電源設(shè)備。其內(nèi)部主要是由四個(gè)二極管組成的橋路來實(shí)現(xiàn)把輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為輸出的直流電壓。
在橋堆的每個(gè)工作周期內(nèi),同一時(shí)間只有兩個(gè)二極管進(jìn)行工作,通過二極管的單向?qū)üδ,把交流電轉(zhuǎn)換成單向的直流脈動電壓。對一般常用的小功率橋堆進(jìn)行解剖會發(fā)現(xiàn),該全波橋堆采用塑料封裝結(jié)構(gòu)(大多數(shù)的小功率橋堆都是采用該封裝形式)。橋內(nèi)的四個(gè)主要發(fā)熱元器件--二極管被分成兩組分別放置在直流輸出的引腳銅板上。在直流輸出引腳銅板間有兩塊連接銅板,他們分別與輸入引腳(交流輸入導(dǎo)線)相連,形成我們在外觀上看見的有四個(gè)對外連接引腳的全波橋堆。由于該系列橋堆都是采用塑料封裝結(jié)構(gòu),在上述的二極管、引腳銅板、連接銅板以及連接導(dǎo)線的周圍充滿了作為絕緣、導(dǎo)熱的骨架填充物質(zhì)--環(huán)氧樹脂。然而,環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)是比較低的(一般為0.35℃W/m,最高為2.5℃W/m),因此橋堆的結(jié)--殼熱阻一般都比較大(通常為1.0~10℃/W)。
當(dāng)橋堆等功率元器件的損耗較高時(shí)(>4.0W),采用自然冷卻的方式已經(jīng)不能滿足其散熱的需求,此時(shí)就必須采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式來確保元器件的正常工作。采用強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí),可以分成兩種情況來考慮:a)橋堆不帶散熱器;b)橋堆自帶散熱器。1、 橋堆不帶散熱器對于橋堆不帶散熱器而采用強(qiáng)迫風(fēng)冷這種情況,其分析的過程同自然冷卻一樣,只不過在計(jì)算橋堆外殼向環(huán)境間散熱的熱阻和PCB板與環(huán)境間的傳熱熱阻時(shí),對其換熱系數(shù)的選擇應(yīng)該按照強(qiáng)迫風(fēng)冷情形來進(jìn)行,其數(shù)值通常為20~30W/m2C。也即是:
于是可以得到橋堆殼體表面的傳熱熱阻和通過引腳的傳熱熱阻為:
于是橋堆的結(jié)-環(huán)境的總熱阻為:
由上述橋堆不帶散熱器的強(qiáng)迫對流冷卻分析中可以看出,通過橋堆殼體表面的散熱途徑與通過引腳進(jìn)行散熱的熱阻是相當(dāng)?shù)模环矫嫖覀兛梢酝ㄟ^增加其冷卻風(fēng)速的大小來改變橋堆的換熱狀況,另一方面我們也可以采用增大PCB板上銅的覆蓋率來改善PCB板到環(huán)境間的換熱,以實(shí)現(xiàn)提高橋堆的散熱能力。
2、 橋堆自帶散熱器當(dāng)橋堆自帶散熱器進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷來實(shí)現(xiàn)其散熱目的時(shí),該種情況下的散熱途徑