在这两个主要的散热途径中,由于自然冷却散热的换热系数一般都比较小 lt;10W/ m2C),并且整流桥前后散热面的面积也比较小,因此实际上通过该途径的散热量也是十分有限的;由于引脚铜板是直接与发热元器件(二级管)相连接的,并且其材料为铜,导热性能很好,所以在自然冷却散热的情况下,整流桥的大部分损耗是通过该引脚把热量传递给PCB板,然后由PCB板扩充其换热面积而散发到周围的环境中去。
在整流桥的每个工作周期内,同一时间只有两个二极管进行工作,通过二极管的单向导通功能,把交流电转换成单向的直流脉动电压。对一般常用的小功率整流桥(如:RECTRON SEMICONDUCTOR的RS2501M)进行解剖会发现,其内部的结构如图2所示,该全波整流桥采用塑料封装结构(大多数的小功率整流桥都是采用该封装形式)。桥内的四个主要发热元器件——二极管被分成两组分别放置在直流输出的引脚铜板上。在直流输出引脚铜板间有两块连接铜板,他们分别与输入引脚(交流输入导线)相连,形成我们在外观上看见的有四个对外连接引脚的全波整流桥。由于该系列整流桥都是采用塑料封装结构,在上述的二极管、引脚铜板、连接铜板以及连接导线的周围充满了作为绝缘、导热的骨架填充物质——环氧树脂。然而,环氧树脂的导热系数是比较低的(一般为℃W/m,为℃W/m),因此整流桥的结--壳热阻一般都比较大(通常为~10℃/W)。通常情况下,在元器件的相关参数表里,生产厂家都会提供该器件在自然冷却情况下的结—环境的热阻(Rja)和当元器件自带一散热器,通过散热器进行器件冷却的结--壳热阻(Rjc)。
一般而言,对于损耗比较小 lt;)的元器件都可以采用自然冷却的方式来解决元器件的散热问题。当整流桥的损耗不大时,可采用自然冷却方式来处理。此时,整流桥的散热途径主要有以下两个方面:整流桥的壳体(包括前后两个比较大的散热面和上下与左右散热面)和整流桥的四个引脚。通常情况下,整流桥的上下和左右的壳体表面积相对于前后面积都比较小,因此在分析时都不考虑通过这四个面(上下与左右表面)的散热。
整流桥引脚热阻假设整流桥焊接在PCB板上,其引脚的长度为(从二极管的基铜板到PCB板上的焊盘),则整流桥一个引脚的热阻为:
在整流桥内部,四个二极管是分成两组且每组共用一个引脚铜板,因此整流桥通过引脚散热的热阻为这两个引脚的并联热阻:
一方面由于PCB板的热容比较大,另一方面冷却风与PCB板的接触面积较大,其换热条件较好,假设其PCB板的实际有效散热面积为整流桥表面积的2倍,
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