陶瓷墊片在大功率電源產(chǎn)品中的應(yīng)用

⑴雙陶瓷墊片兩個(gè)開孔的距離是固定的，因此在PCB 設(shè)計(jì)時(shí)要保持兩個(gè)MOS 管的中心距離為19mm；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，散熱器上兩個(gè)MOS 管的開孔距離為19mm。

⑵如果兩個(gè)功率MOS 管功耗較大，且散熱器安裝在PCB 底部，MOS 管的邊緣距離散熱器的邊緣不可太近，具體要根據(jù)熱仿真分析的結(jié)果來(lái)定該尺寸的大小，否則散熱效果會(huì)大大打折扣。

圖5 雙陶瓷墊片在PCB 和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的各個(gè)參數(shù)及其尺寸大小

5、陶瓷墊片在電子負(fù)載中的應(yīng)用

某電子負(fù)載（模塊電源高溫老化專用負(fù)載）共有16路，每路工作電流為10A（每路用一個(gè)功率MOS管做電子負(fù)載），每個(gè)功率MOS管的功耗高達(dá)32W，必須采取有效的散熱措施來(lái)確保功率MOS管安全可靠地工作。因整個(gè)系統(tǒng)的功耗非常大，所以采用了4個(gè)150mmx120mm大型鋁散熱器（廠家無(wú)法加工一個(gè)長(zhǎng)型鋁散熱器，所以用4個(gè)鋁散熱器替代），散熱器位于PCB底部。功率MOS管選用IRFP150P（TO-247封裝），將其臥倒安裝在底殼散熱器上，其導(dǎo)熱材料選取了高導(dǎo)熱性能的陶瓷墊片（普通導(dǎo)熱墊片無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求）。因產(chǎn)品無(wú)需做加強(qiáng)絕緣處理（內(nèi)部電路對(duì)外殼電壓差為10V~65V），故采取了鏍釘方式固定功率MOS管，滿足功能絕緣即可。

表1給出了該電子負(fù)載在常溫25℃、風(fēng)冷條件下的工作溫度。從表1中的數(shù)據(jù)得出：功率MOS管的工作溫度在45.3℃~66.3℃之間。該電子負(fù)載要求在高溫65℃的條件下工作，則要再加上40℃的溫升，可得出功率MOS管的工作溫度在85.3℃~100.3℃之間，所有功率MOS管（其最高工作溫度為160℃）的溫升都在允許范圍內(nèi)。說(shuō)明陶瓷墊片的導(dǎo)熱性能非常優(yōu)異，能滿足大功率電源產(chǎn)品的散熱要求。

表1 電子負(fù)載在常溫25℃、風(fēng)冷條件下的工作溫度

6、結(jié)語(yǔ)

采用陶瓷墊片作功率器件和散熱器之間的導(dǎo)熱材料，具有導(dǎo)熱效率高、耐高溫/耐高壓、受熱均勻、散熱快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在大功率電源產(chǎn)品中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文分析了陶瓷墊片的性能特點(diǎn)，并對(duì)它在電源產(chǎn)品應(yīng)用中的安規(guī)、工藝、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，最后給出了在電子負(fù)載（模塊電源高溫老化專用負(fù)載）上的應(yīng)用結(jié)果。