功率器件散热技术优化方案

尽管在本篇7.5.2～7.5.5节中所描述的散热技术和方法都集中在用于对IC散热的散热器上。但是上述的一些散热方式也同样适用于功率器件的散热用散热器。

在器件和它的散热器之间没有电气隔离的地方（一个常用的低成本方法），散热器可以通过使用一个具有适当额定功率的电容提供所必需的电气隔离来与相应的电源平面相连接。在高频情况下，所使用的电容器的类型和数量、它们在PCB上的位置以及与它们相关的线条布线都将会对散热器的搭接效果有着重大影响。这与本篇第5章中所讨论的去耦电容问题相类似。对于这类带电运行的散热器而言，设计中重点考虑的问题是它们的安装问题，不仅要重点考虑，而且还应把它放在首位（比如所能够使用的总电容值将会受到限制，以避免电击的发生。所使用电容器本身也可能需要经过安全认证的Y1或者Y2等级）。

即使是在安装有外部散热器的情况下，与功率晶体管本身封装在一起的散热用金属基板也是一个有效的发射辐射器。笔者就曾经看到过有这样一个带有垂直安装在PCB上面的、面积不大于20mm²的TO-220功率开关器件的低成本反相器，它本身的散热用基板就形成了该反相器在一个很宽的频率范围内的发射就已超过了它的总的发射限值（传导和辐射发射）。当然，就器件本身而言，它不能直接接到参考面上。因为它的散热基板本身在内部是与开关半导体的漏极相连接的。通过使用一个仅为几个纳法的电容器把它与一个适当的参考面相连接就可以解决这个问题。

功率器件经常会沿着PCB的某个边缘安装。这样，它们可以利用金属外壳作为一个散热器以节省成本。图2-7-15所显示的就是这种做法的一个例子。在这种情况下，金属罩壳应该以多点方式搭接到PCB的主0V平面，特别是在功率器件的附近更应如此。目的就是要使由功率器件所引起的杂散寄生电流在所关心的最高频率下以非常低的阻抗条件下返回PCB（以及从此到所有相关联的电源限值）。但由于趋肤效应，这些电流的大部分将会保持在罩壳的内部，并且不会引起外部发射。在本篇第4章中已经讨论过有关PCB-机柜的搭接问题。它的设计原则也适用这里所讨论的情况。理想情况下，在功率器件邻近的金属罩壳上，不仅不应有任何缝隙或接缝，同时也不应有接近的罩壳-PCB搭接。否则的话，在罩壳的这个区域中，会具有密集的电流流动，并将造成RF场的泄漏。(www.xing528.com)

图2-7-15 利用机箱外壳作为散热器