1、D类放大器的热损耗分析

D类放大器虽然效率高达85-95%，但剩余5-15%的能量仍会转化为热量，主要来自：

MOSFET开关损耗（占60%以上）

导通损耗：R_DS(on) × I²

开关损耗：(t_rise + t_fall) × f_sw × V_DS × I_D

输出滤波器损耗（LC网络焦耳热）

死区时间导致的交叉导通

2、PCB布局布线优化

①功率器件布局

MOSFET选型：

优先选择低R_DS(on)型号（如Infineon IPD90N04S4，R_DS(on)=4mΩ）

封装建议：TO-252（DPAK）或DirectFET（底部散热）

布局规则：

功率MOSFET间距≥5mm（避免热耦合）

对称布局（如半桥电路的上下管镜像对称）

②铜箔

PS：使用十字连接避免焊接冷焊，同时保证热传导。

3、主动散热方案

散热器选型

自然对流：铝挤散热器（如Aavid 580200B00000G）

强制风冷：选用轴流风扇（如Sunon MF60251VX）

4、热仿真与测试

①仿真关键步骤

建立3D模型（Allegro 3D Canvas或Flotherm）

设置边界条件：

环境温度：25℃（工业级按55℃）

风速：自然对流按0m/s，强制风冷按1-2m/s

验收标准：

MOSFET结温T_j ≤ 125℃（硅器件）

PCB热点温度 ≤ 105℃（FR4极限）

②实测方法

红外热像仪（FLIR E8）：关注MOSFET、电感和输出滤波电容

热电偶（K型）：贴在MOSFET引脚根部（反映真实结温）

总结：

高效散热=30%器件选型+40%PCB设计+30%系统整合。关键记住三点：

热量要导得出（铜厚/过孔/导热材料）

热量要散得走（散热器表面积/风道设计）

源头要控得住（开关频率/死区时间优化）

避坑提醒：

❌ 勿用FR4做散热主体（导热系数仅0.3W/mK）

✅ 优先考虑MOSFET背面散热（如Flip-Chip封装）