在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，普通整流橋被廣泛應(yīng)用于 AC/DC 轉(zhuǎn)換電路中，如電源適配器、LED 驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)工具及家電控制板等。特別是在中高電流應(yīng)用中，合理的 PCB 布局不僅能提升整流橋的散熱效率，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與壽命。本文將從 PCB 散熱路徑設(shè)計(jì)的角度，系統(tǒng)性分析普通整流橋的布局優(yōu)化策略。

一、整流橋散熱的重要性

普通整流橋在工作過(guò)程中主要因其正向壓降(VF)而產(chǎn)生功耗。以一個(gè)整流電流為 2A，正向壓降為 1V 的整流橋?yàn)槔?，單管?dǎo)通時(shí)每個(gè)周期約有 50% 的導(dǎo)通時(shí)間，因此每對(duì)二極管導(dǎo)通平均功耗為：功耗≈1V×2A×50%×2≈2W。這個(gè) 2W 熱量若不被有效引導(dǎo)至環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致整流橋內(nèi)部結(jié)溫升高，進(jìn)而引發(fā)熱擊穿、參數(shù)漂移乃至失效。因此，PCB 層級(jí)的熱管理設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

二、散熱路徑構(gòu)建的三大原則

(一)增強(qiáng)銅箔面積

整流橋的引腳(特別是 A

C 輸入端 DC 輸出端)應(yīng)盡量連接至大面積銅箔，以形成有效的散熱區(qū)域。例如，可通過(guò)鋪銅填滿所在網(wǎng)的空白區(qū)域，同時(shí)使用過(guò)孔將熱量引至多層板內(nèi)部或背面。大面積的銅箔就如同一個(gè)高效的熱量收集器，能夠快速吸收整流橋產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量分散開(kāi)來(lái)。而在多層板中，過(guò)孔則像是一條條隱藏的熱量通道，將頂層的熱量傳遞到內(nèi)層或底層，進(jìn)一步擴(kuò)大了散熱的范圍。

(二)合理安排熱流路徑

將整流橋放置于 PCB 熱容量較大的區(qū)域，避免靠近熱敏器件或密集布線區(qū)域。推薦讓正負(fù) DC 輸出端的銅箔相對(duì)分布，形成 “熱流對(duì)流通道”，提升熱輻射與傳導(dǎo)效率。熱流就如同水流一樣，需要合理的引導(dǎo)才能順暢地流動(dòng)。將整流橋放置在熱容量大的區(qū)域，就像是把熱源放在一個(gè)大水池中，熱量能夠被更好地吸收和分散。而避免靠近熱敏器件，則是防止熱源對(duì)其他敏感元件造成影響。通過(guò)相對(duì)分布正負(fù) DC 輸出端的銅箔，形成的 “熱流對(duì)流通道”，能夠讓熱空氣自然上升，冷空氣自然補(bǔ)充，加速熱量的散發(fā)。

(三)使用熱過(guò)孔與輔助銅層

在雙面或多層板中，為整流橋引腳下方或周邊布置多個(gè)熱過(guò)孔(通常為 0.3–0.5mm 孔徑，間距 1mm 左右)，連接到底層大銅面或地層，有助于快速將熱量引至低溫區(qū)域，緩解頂部發(fā)熱壓力。熱過(guò)孔就像是熱量的快速通道，能夠?qū)⒄鳂蛞_附近的高熱量區(qū)域與底層的低溫區(qū)域連接起來(lái)。當(dāng)熱量通過(guò)熱過(guò)孔傳遞到底層大銅面或地層時(shí)，能夠迅速被大面積的銅箔分散，從而有效地降低了整流橋頂部的溫度。

三、選擇合適封裝結(jié)構(gòu)

不同整流橋封裝具有不同的散熱能力：

DIP 封裝：(如 KBPC 系列)帶螺絲孔，適合螺栓固定于金屬散熱片。這種封裝方式就像是給整流橋配備了一個(gè)堅(jiān)固的 “散熱伙伴”，通過(guò)螺栓將整流橋與金屬散熱片緊密連接，能夠快速將熱量傳遞到散熱片上，再通過(guò)散熱片將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。與SMD 封裝：(如 MB6S、GBU4K)需要依賴 PCB 本體散熱，更依賴鋪銅與過(guò)孔設(shè)計(jì)。對(duì)于 SMD 封裝的整流橋來(lái)說(shuō)，PCB 就像是它的 “散熱盔甲”。由于沒(méi)有額外的散熱片連接方式，只能通過(guò)優(yōu)化 PCB 上的鋪銅和過(guò)孔設(shè)計(jì)，來(lái)增強(qiáng)散熱效果。通過(guò)大面積的鋪銅和合理布局的過(guò)孔，能夠?qū)崃坑行У貜恼鳂騻鬟f到 PCB 的各個(gè)層面，實(shí)現(xiàn)散熱。

帶散熱片金屬底座的封裝：(如 KBP、GBJ)適合背面加貼導(dǎo)熱墊片提升散熱。這種封裝方式在金屬底座的基礎(chǔ)上，通過(guò)加貼導(dǎo)熱墊片，進(jìn)一步增強(qiáng)了整流橋與外部散熱結(jié)構(gòu)之間的熱傳導(dǎo)效率。導(dǎo)熱墊片就像是一層高效的熱量傳輸介質(zhì)，能夠?qū)⒄鳂虍a(chǎn)生的熱量更快速地傳遞到散熱片或其他散熱結(jié)構(gòu)上。

四、搭配散熱材料使用

可在整流橋下方使用導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片，搭配金屬底殼或鋁基板進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)流與輻射。導(dǎo)熱硅脂和導(dǎo)熱墊片能夠填充整流橋與金屬底殼或鋁基板之間的微小空隙，減少熱阻，使熱量能夠更順暢地傳遞。金屬底殼和鋁基板具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速吸收熱量，并通過(guò)對(duì)流和輻射的方式將熱量散發(fā)出去。

高功率應(yīng)用中推薦在整流橋下設(shè)置散熱器支架，通過(guò)螺絲固定增強(qiáng)熱量傳導(dǎo)。在高功率應(yīng)用中，整流橋產(chǎn)生的熱量巨大，僅靠常規(guī)的散熱方式可能無(wú)法滿足需求。此時(shí)，散熱器支架就像是一個(gè)強(qiáng)大的 “散熱助力器”。通過(guò)螺絲固定散熱器支架，能夠?qū)⒄鳂蚺c散熱器緊密連接，形成高效的熱量傳導(dǎo)路徑，確保熱量能夠快速傳遞到散熱器上并散發(fā)出去。

五、案例分析

在某 LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中，使用一顆 GBU6K 整流橋，輸入為 220V AC，最大輸出電流達(dá) 3A。設(shè)計(jì)人員采用以下布局方案：

GBU 整流橋放置于 PCB 邊緣靠近金屬殼體區(qū)域：將整流橋放置在 PCB 邊緣，有利于熱量的散發(fā)，同時(shí)靠近金屬殼體，可以利用金屬殼體的散熱能力，進(jìn)一步增強(qiáng)散熱效果。

四個(gè)引腳對(duì)應(yīng)區(qū)域鋪設(shè) 20mm×30mm 的銅面：大面積的銅面能夠有效地收集和傳導(dǎo)熱量，為整流橋的散熱提供了良好的基礎(chǔ)。

每引腳下方設(shè)置 6 個(gè)熱過(guò)孔，連接至底層完整 GND 面：熱過(guò)孔將頂層的熱量快速傳遞到底層的 GND 面，通過(guò)大面積的 GND 面將熱量分散，降低了整流橋的溫度。

GND 層連接鋁殼，殼體充當(dāng)散熱輔助體：鋁殼具有良好的導(dǎo)熱性能，作為散熱輔助體，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)散熱效果，確保整流橋在高負(fù)載下也能保持較低的溫度。

關(guān)鍵熱通道之間使用導(dǎo)熱硅膠涂布粘合：導(dǎo)熱硅膠填充了熱通道之間的空隙，減少了熱阻，提高了熱傳導(dǎo)效率。

最終測(cè)試顯示，整流橋工作在滿載條件下，溫升控制在 45℃以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于未鋪銅設(shè)計(jì)方案(溫升超過(guò) 80℃)。

六、總結(jié)

普通整流橋作為電源設(shè)計(jì)中高功耗器件之一，其穩(wěn)定性與系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)密切相關(guān)。通過(guò)合理的 PCB 布局設(shè)計(jì) —— 包括鋪銅優(yōu)化、熱過(guò)孔輔助、器件封裝選擇與散熱路徑聯(lián)動(dòng)，可以顯著提升整流橋的散熱性能，從而增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的安全性與可靠性。在實(shí)際的 PCB 設(shè)計(jì)中，工程師們應(yīng)充分考慮這些因素，為整流橋設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的散熱路徑，確保電子產(chǎn)品在各種工作條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行。