在设计电源电路或电路板时，是否担心过元器件过热，或者虽然采取了散热措施，但仍会出现问题？
其实，发热的原因和影响比你想象的要复杂得多，而且有很多点很容易被忽视。
1. 发热的基本机制
当电气元件消耗电能时，部分电能会转化为热量。具体来说，电阻损失（焦耳热）是一种基本的发热机制。当电流流过具有电阻的材料（例如导体或电阻器）时，会产生与电阻和电流平方成比例的热量。这就是 焦耳定律（方程式： W = I^2 R ），它指出电流越大，产生的热量越多。
另一方面，开关元件（晶体管、MOSFET等）中的开关损耗也很重要。电源电路采用高速反复开关的半导体器件，但在开关切换的瞬间，电压和电流同时存在，导致暂时大量的功耗，并转化为热量。特别是在电力电子领域，主要的热源是开关半导体元件（主要是MOSFET），其发热既来自于导通状态下的电阻损耗（传导损耗），也来自于开关过程中的损耗。换句话说，产生热量的两种主要机制是电路中的电阻元件产生的焦耳热和与开关操作相关的瞬态损耗。
2. 发热的主要原因
引起发热的具体因素包括以下几点：
- 电阻损耗（配线、元器件的电阻）
电力由于在基板上的配线图案（铜箔）和分流电阻器中产生电阻损耗，从而转换成热量。特别是当大电流流过薄图案时，由于电阻而产生的损耗会增加，从而导致产生更多的热量。 - 开关元件损耗
电源电路中的开关器件，例如上述的MOSFET和晶体管，由于导通电阻引起的传导损耗和开关打开时发生的开关损耗而发热。 - 电压下降造成的损失
在稳压器 IC 等中，输入和输出电压差越大，以热量形式损失的电压差就越多。 - 元件放置和热密度
电路板上发热元件的放置也会影响热量的扩散。当高发热元件集中且彼此靠近时，该区域的温度往往会局部升高。
3. 发热的影响
过热会严重影响电子设备和电路板的运行和寿命。主要风险如下。
- 寿命和可靠性降低
电子元件在高温环境下会更快地老化。一般而言，工作温度每上升10°C，半导体器件的寿命就会缩短一半，长时间高温工作还会增加故障率。焊点也会因热循环而恶化，在最坏的情况下，电路板上的热应力会导致图案剥落或组件物理损坏。 - 热失控风险
热失控是指温度升高引起设备进一步发热，导致温度以自放大方式持续上升的现象。一旦发生热失控，设备可能会超过允许温度并迅速发生故障，在最坏的情况下，可能会导致火灾等严重事故。 - 电压不稳定和操作异常
半导体元件的特性会随着温度而变化，导致晶体管的阈值电压下降、电容器的电容值减小。结果，电源电路将经历输出电压漂移和纹波增加，在最坏的情况下，稳压器将无法维持指定的输出，导致工作不稳定。高温还会增加噪音并导致故障，因此运行散热不足的设备会对可靠性造成重大风险。
4. 散热的基础知识
必须采取基本措施减少热量的产生并有效地散热。这里我们介绍冷却和散热设计的基本方法。
- 散热器和风扇的使用
散热器（散热片）和风扇作为机械冷却方法被广泛使用。散热器是由铝或铜制成的金属板或翅片，附在发热组件上以吸收和散发热量。大表面积的翅片结构促进了与空气的热交换，将热量从组件中带走。另一方面，风扇（鼓风机）将空气压入房间，从而增强冷却效果。将其与散热器结合并吹气将有助于更有效地带走热量。 - 通过电路板材料和布局进行热设计
可以通过设计 PCB 本身的结构来改善散热。
5.实用散热技术
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