DC/DC转换器中热路径和“开放式”底板的影响

1. 热流的基本原理

热力系统中的每个组件都可以归类为以下一种或多种类型：

• 热源 — 产生热量的元件（例如，晶体管、变压器）
• 散热器 — 将热量释放到空气或液体中的表面或结构
• 热导体 — 在热源和散热器之间传递热量的材料

2. 热质量和时间常数

材料具有热容量——即改变其温度所需的能量。空气的热容量低，而水的热容量高。这会影响…… 瞬态热行为 由于系统内热时间常数不同：

• FET芯片： 10–50毫秒
• 直流/直流转换器： 2–10 秒
• 完整系统： 分钟

这意味着场效应晶体管 (FET) 对负载变化和温度变化反应迅速，而较大的系统响应速度则较慢。.

3. 提高热效率的设计

目标很简单： 尽量减少热源附近的热阻 并逐渐将热量扩散到更大的区域。.

例子：

• 一个带有 2×2 毫米散热垫、功耗为 1 瓦的场效应晶体管 → 250 mW/mm²
• 热量传递到底板，然后再传递到散热器。
• 即使采用开放式底板（35% 开放式），热流也会下降到 25 mW/mm²

令人惊讶的是，覆盖整个底板并不总能提高性能，因为瓶颈通常出现在晶体管附近。.

4. 散热和散热片

散热片将热量在XY平面内分散，并增加与散热器的接触面积。然而，随着热流增大，热量分散变得更加困难，因此需要更厚的散热片。.

5. 开放式底板：优缺点

开放式甲板设计会为铁氧体等高大的磁性材料留出空隙，这些材料具有…… 高热阻 而且自发热量低。只有当冷却液无法有效填充缝隙时，用薄铝片覆盖这些缝隙才有效。.

集成式散热器底板设计已经过测试，技术上可行——但商业应用仍然有限。.

6. 热力建模

热分析十分复杂，涉及多种热源和导体。通常有两种方法：

• 实证检验 — 在受控环境中测量热阻
• 模拟 — 在设计阶段建立模型，并用真实世界数据进行完善

由于采用了迭代反馈回路，现代模拟的精度越来越高。.

7. 热能革命

这个说法或许听起来有些夸张，但散热设计的演变的确堪称革命性的。纵观 Flex 功率模块多年来的数字四分之一砖转换器，输出功率已经显著提升——从 400瓦至2千瓦连续功率.

是什么促成了这一飞跃？虽然组件和拓扑结构的改进发挥了作用，但很大一部分进步来自于…… 更佳的热性能.

例如：

• 早期比较 BMR453 模块到最新 BMR491 和 BMR352, 热点到底板的热阻已降低 3-4次.
• 实际上，BMR453 可能消散的地方 25瓦 对着冰冷的墙壁，新产品可以处理 75–100 瓦 在类似条件下。.

这项改进意味着一旦热量到达散热器，, 风速、散热器尺寸，甚至液冷 成为释放全部性能潜力的必要考虑因素。.