PCB布局技巧：如何為普通整流橋設(shè)計(jì)更優(yōu)散熱路徑？

在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，MDD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。隨著系統(tǒng)集成度提升和產(chǎn)品小型化趨勢日益增強(qiáng)，整流橋的熱管理問題逐漸凸顯。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、散熱需求的根源——功耗來源分析

普通整流橋在工作過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瑔喂軐?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

增強(qiáng)銅箔面積

整流橋的引腳（特別是AC輸入端與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，可通過鋪銅填滿所在網(wǎng)名的空白區(qū)域，同時(shí)使用過孔將熱量引至多層板內(nèi)部或背面。

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。

使用熱過孔與輔助銅層

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。

三、封裝與布局的協(xié)同優(yōu)化

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，例如：

DIP封裝（如KBPC系列）帶螺絲孔，適合螺栓固定于金屬散熱片；

SMD封裝（如MB6S、GBU4K）需要依賴PCB本體散熱，更依賴鋪銅與過孔設(shè)計(jì)；

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。

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；

高功率應(yīng)用中推薦在整流橋下設(shè)置散熱器支架，通過螺絲固定增強(qiáng)熱量傳導(dǎo)。

四、實(shí)戰(zhàn)案例參考

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；

四個(gè)引腳對(duì)應(yīng)區(qū)域鋪設(shè)20mm×30mm的銅面；

每引腳下方設(shè)置6個(gè)熱過孔，連接至底層完整GND面；

GND層連接鋁殼，殼體充當(dāng)散熱輔助體；

關(guān)鍵熱通道之間使用導(dǎo)熱硅膠涂布粘合。

最終測試顯示，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80℃）。

所以，MDD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)。通過合理的PCB布局設(shè)計(jì)——包括鋪銅優(yōu)化、熱過孔輔助、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。作為FAE，在支持客戶產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，切勿忽視這些“看不見”的熱管理細(xì)節(jié)，往往是決定產(chǎn)品能否穩(wěn)定長期運(yùn)行的關(guān)鍵。