PCB 布局技巧：如何为普通整流桥设计更优散热路径

在现代电子产品中，普通整流桥被广泛应用于 AC/DC 转换电路中，如电源适配器、LED 驱动、电动工具及家电控制板等。特别是在中高电流应用中，合理的 PCB 布局不仅能提升整流桥的散热效率，还能增强系统的可靠性与寿命。本文将从 PCB 散热路径设计的角度，系统性分析普通整流桥的布局优化策略。

一、整流桥散热的重要性

普通整流桥在工作过程中主要因其正向压降(VF)而产生功耗。以一个整流电流为 2A，正向压降为 1V 的整流桥为例，单管导通时每个周期约有 50% 的导通时间，因此每对二极管导通平均功耗为：功耗≈1V×2A×50%×2≈2W。这个 2W 热量若不被有效引导至环境中，会导致整流桥内部结温升高，进而引发热击穿、参数漂移乃至失效。因此，PCB 层级的热管理设计至关重要。

二、散热路径构建的三大原则

(一)增强铜箔面积

整流桥的引脚(特别是 A

C 输入端 DC 输出端)应尽量连接至大面积铜箔，以形成有效的散热区域。例如，可通过铺铜填满所在网的空白区域，同时使用过孔将热量引至多层板内部或背面。大面积的铜箔就如同一个高效的热量收集器，能够快速吸收整流桥产生的热量，并通过热传导将热量分散开来。而在多层板中，过孔则像是一条条隐藏的热量通道，将顶层的热量传递到内层或底层，进一步扩大了散热的范围。

(二)合理安排热流路径

将整流桥放置于 PCB 热容量较大的区域，避免靠近热敏器件或密集布线区域。推荐让正负 DC 输出端的铜箔相对分布，形成 “热流对流通道”，提升热辐射与传导效率。热流就如同水流一样，需要合理的引导才能顺畅地流动。将整流桥放置在热容量大的区域，就像是把热源放在一个大水池中，热量能够被更好地吸收和分散。而避免靠近热敏器件，则是防止热源对其他敏感元件造成影响。通过相对分布正负 DC 输出端的铜箔，形成的 “热流对流通道”，能够让热空气自然上升，冷空气自然补充，加速热量的散发。

(三)使用热过孔与辅助铜层

在双面或多层板中，为整流桥引脚下方或周边布置多个热过孔(通常为 0.3–0.5mm 孔径，间距 1mm 左右)，连接到底层大铜面或地层，有助于快速将热量引至低温区域，缓解顶部发热压力。热过孔就像是热量的快速通道，能够将整流桥引脚附近的高热量区域与底层的低温区域连接起来。当热量通过热过孔传递到底层大铜面或地层时，能够迅速被大面积的铜箔分散，从而有效地降低了整流桥顶部的温度。

三、选择合适封装结构

不同整流桥封装具有不同的散热能力：

DIP 封装：(如 KBPC 系列)带螺丝孔，适合螺栓固定于金属散热片。这种封装方式就像是给整流桥配备了一个坚固的 “散热伙伴”，通过螺栓将整流桥与金属散热片紧密连接，能够快速将热量传递到散热片上，再通过散热片将热量散发到周围环境中。与SMD 封装：(如 MB6S、GBU4K)需要依赖 PCB 本体散热，更依赖铺铜与过孔设计。对于 SMD 封装的整流桥来说，PCB 就像是它的 “散热盔甲”。由于没有额外的散热片连接方式，只能通过优化 PCB 上的铺铜和过孔设计，来增强散热效果。通过大面积的铺铜和合理布局的过孔，能够将热量有效地从整流桥传递到 PCB 的各个层面，实现散热。

带散热片金属底座的封装：(如 KBP、GBJ)适合背面加贴导热垫片提升散热。这种封装方式在金属底座的基础上，通过加贴导热垫片，进一步增强了整流桥与外部散热结构之间的热传导效率。导热垫片就像是一层高效的热量传输介质，能够将整流桥产生的热量更快速地传递到散热片或其他散热结构上。

四、搭配散热材料使用

可在整流桥下方使用导热硅脂、导热垫片，搭配金属底壳或铝基板进一步增强对流与辐射。导热硅脂和导热垫片能够填充整流桥与金属底壳或铝基板之间的微小空隙，减少热阻，使热量能够更顺畅地传递。金属底壳和铝基板具有良好的导热性能，能够快速吸收热量，并通过对流和辐射的方式将热量散发出去。

高功率应用中推荐在整流桥下设置散热器支架，通过螺丝固定增强热量传导。在高功率应用中，整流桥产生的热量巨大，仅靠常规的散热方式可能无法满足需求。此时，散热器支架就像是一个强大的 “散热助力器”。通过螺丝固定散热器支架，能够将整流桥与散热器紧密连接，形成高效的热量传导路径，确保热量能够快速传递到散热器上并散发出去。

五、案例分析

在某 LED 路灯驱动电源设计中，使用一颗 GBU6K 整流桥，输入为 220V AC，最大输出电流达 3A。设计人员采用以下布局方案：

GBU 整流桥放置于 PCB 边缘靠近金属壳体区域：将整流桥放置在 PCB 边缘，有利于热量的散发，同时靠近金属壳体，可以利用金属壳体的散热能力，进一步增强散热效果。

四个引脚对应区域铺设 20mm×30mm 的铜面：大面积的铜面能够有效地收集和传导热量，为整流桥的散热提供了良好的基础。

每引脚下方设置 6 个热过孔，连接至底层完整 GND 面：热过孔将顶层的热量快速传递到底层的 GND 面，通过大面积的 GND 面将热量分散，降低了整流桥的温度。

GND 层连接铝壳，壳体充当散热辅助体：铝壳具有良好的导热性能，作为散热辅助体，能够进一步增强散热效果，确保整流桥在高负载下也能保持较低的温度。

关键热通道之间使用导热硅胶涂布粘合：导热硅胶填充了热通道之间的空隙，减少了热阻，提高了热传导效率。

最终测试显示，整流桥工作在满载条件下，温升控制在 45℃以内，远优于未铺铜设计方案(温升超过 80℃)。

六、总结

普通整流桥作为电源设计中高功耗器件之一，其稳定性与系统热设计密切相关。通过合理的 PCB 布局设计 —— 包括铺铜优化、热过孔辅助、器件封装选择与散热路径联动，可以显著提升整流桥的散热性能，从而增强整个系统的安全性与可靠性。在实际的 PCB 设计中，工程师们应充分考虑这些因素，为整流桥设计出最优化的散热路径，确保电子产品在各种工作条件下都能稳定运行。