按二極管的散熱能力選擇整流器的額定電流

1.選擇整流橋還是二極管?

  整流橋電路簡單,僅僅需要4只引腳,而二極管需要八只引腳,在電源適配器電路板的設計上,整流橋具有電路設計的優勢?然而,整流橋的價格明顯地高于四只二極管的價格?如果從成本角度考慮,還是選用二極管便宜得多,所付出的代價是占用電路板的空間比整流橋要大。

2. 二極管的額定電流需要的散熱條件

  對于20W以下的開關電源適配器面言,如果采用二極管構成橋式整流電路,大概需要額定電流為3A的二極管,最常見的3A整流二極管是1N5400系列。

  1N5400系列整流二極管的額定電流的測試條件為單相,可重復負載?離管殼12.7mm處(對應英制0.5in)的引腳溫度不高于105℃?這時的直徑1.3mm的銅引腳所起到的作用就是要將管芯產生的熱量通過引腳散發到環境,引腳也成了二極管的散。

  3.不同的散熱條件對額定電流的影響

  圖5-11所示為1N5400系列整流二極管在不同的散熱條件下的額定電流能力,即引腳在不同位置上的溫度與實際額定電流的關系。

  從圖5-11中看到,如果是在距離管殼127m處引腳的溫度為105℃,則1N5400系列就可以承受3A電流,如果是距離管殼6.35m處引腳的溫度為105℃,則可以承受的4.5A電流,如果處在管殼端0.8mm處引腳的溫度為105℃,則可以承受6.5A電流?這就是說,在相同的溫度下,距管殼越近,可以承受的電流就越大。

  同樣,如果引腳的溫度達到170℃,則1N5400系列的承受電流能力將下降到零。

  怎才能保證1N85400系列的引腳溫度不超過105℃？有兩個辦法是降低流過二極管的電流,二是加強二極管的散熱。

  前者是一種被動的方法,而后者才是主動的解決方法。圖5-12所示為不同的散熱方式的熱阻。

圖5-1 1N400系列引腳在不同的位置上的溫度與實際額定電流的關系

  從圖5-12中看到,安裝方式1是最常見的安裝方式,但是需要印劇電路板上要有一定的銅箔面積,只有在這個條件下,表5-1中的熱阻才能對應;安裝方式2將二極管裝配在直立式插入式端子上,由于這個端子尺寸比較小,散熱能力相對最差;安裝方式3是將二極管的陽極焊接在38m×38mm的銅板表面上,這時的熱阻最小。

需要注意的是,如果電源適配器印制電路板上僅有焊盤,而且引腳長度很短,直接的結果就是管散熱能力變差,最終導致不太大的電流就足可以使得管芯達到極限溫度。