7 IC 级的进一步散热优化

由于冷却限制，电源转换器的热性能可能会出现问题。这些问题通常在原型设计阶段后期发生。幸运的是，许多转换器的开关频率是可以改变的。原型构建可以允许采用较慢频率转换器所需的更大或额外的元件占位件。

开关频率会严重影响转换器的功率损耗。如果设计接近建议的最大工作条件，则开关频率调整可以提供快速解决方案来解决该问题。降低开关频率将减少转换器中的交流损耗（开关损耗），因为这些损耗与转换器中的寄生 FET 电容及其充电和放电的开关频率直接相关。此外，电感器中的损耗将会下降^[4]，但电感器磁芯材料将决定下降幅度。

图 7 展示了较快频率转换器无法在与较慢频率转换器相同的环境温度和输出功率下运行。开关频率选择应平衡给定应用的器件性能和总体成本。^[5]5

提高设计热性能的另一个简单设计更改是选择合适的电感器。改用损耗更低的电感器将提高转换器设计效率。交流和直流的具体损耗取决于电感器结构和功率条件。可以通过查看电感器的数据表来确定电感器损耗及其随转换器规格的变化。

图 7 LM61460-Q1 转换器的输出功率降额曲线

除电感器选择之外，电感器放置也是影响电路板热性能的一个因素。有时，选择的电感器可以最大限度地减小解决方案尺寸并提高电源的 EMI 性能。该电感器通常具有非常小的物理尺寸和较高的直流电阻。这将导致电感器发热，尤其是在降压转换器输出电流较高时。对于开关节点面积较小的设计而言，这可能是一个问题，因为电感器会塞满转换器并使其充满热量。

转换器设计应平衡 EMI 噪声和热性能。如果采用具有合理的直流电阻和开关节点面积的电感器（以便能够向外传导电感器的热量），则可以降低转换器的 R_θJA。随着 EMI 标准变得更加严格，务必仔细考虑开关节点面积的大小，因为其大小将直接影响降压转换器的辐射噪声特征，降压转换器的能量通常会处于 EMI 扫描最严格的区域（FM 频带）。