你应该什么时候在PCB中使用VRM散热器吗？

众所周知，CPU需要散热片才能保持在安全的温度下，但是VRM却没有得到应有的重视，这是其中一个支持组件。您的VRM，无论是单级还是多级，都可能需要一个散热器才能保持在正确的工作温度范围内。

在由分立组件构建的VRM中，如果您决定使用VRM散热器进行温度调节，则会遇到一些困难。在VRM ASIC中，芯片本身的设计确定是否需要VRM散热器。如果任一类型的VRM设计合理，则除非您决定超频GPU，否则您将不需要采取不当的热管理措施。

何时使用VRM散热器

何时使用VRM散热器的主题非常有趣。这取决于许多因素，包括电路板上使用的分立组件，PCB基板的导热性，是否存在任何其他主动冷却措施以及使用的是单级还是多级VRM。让我们快速记住VRM的运行方式以及在何处产生热量。

VRM通常实现为降压转换器，因此它使用具有低占空比的PWM信号来开关功率MOSFET。用一个大电容器将输出电压调节在两个电平之间。单级VRM包含两个MOSFET，而多级VRM每级包含两个MOSFET。每个级中的MOSFET连续切换，然后在VRM的输出端调制LC电路中的调节电平。

如果您看一个典型的功率MOSFET，您会在组件背面看到一个大的金属焊盘。这是MOSFET的散热器。我已经看到一些设计师将定制的散热器直接连接到这些焊盘上以提供散热。

一旦放置在板上，功率MOSFET将朝下倾斜，这意味着MOSFET散热器直接靠在板上。通常，这些板被焊接到铜质散热垫上，从而使热量通过散热孔流到板的背面。大部分热量将积聚在焊盘上，而将MOSFET焊盘靠在板上意味着这块板本身就像一个散热器。如果露出计算机主板并找到VRM MOSFET，请尝试打开计算机电源，然后等待系统加热。您会发现板子的背面很烫。

 

在上面显示的示例中，每个MOSFET的顶表面都是绝缘的，因此只有极少的热量从电路板上流走，因此在这些组件顶部不需要额外的散热器。一些制造商仍会在组件表面添加散热器以进行装饰。设计了一些现代VRM，以便MOSFET的热垫位于顶表面上，这主要用于GPU。在这些服务器上，散热器是必不可少的，因为这些VRM不会将主板用作散热器。

在哪里放置额外的VRM散热器

如果确实需要额外的散热器，应将其放在哪里？如果MOSFET焊盘靠着电路板放置，并且电路板的背面达到不可接受的温度，则您需要将散热器放在电路板的背面。一种方法是将MOSFET的铜散热垫延伸到板的背面。组装期间，您可以将导热垫或其他导热材料（TIM）直接放在铜上。然后，将散热器直接连接到散热垫，如下所示。这会将热量从板子的背面去除，并散发到周围的空气中。

单级与多级VRM散热器和温度

请注意，多级VRM在此具有一些优势，而不仅仅是电源稳定性。与以相同频率运行的单级VRM相比，多级VRM在输出电压中已经具有较低的纹波。如果您想让单级VRM提供与多级VRM相同的纹波，则单级VRM将需要以更高的PWM频率运行。这将导致您的单级VRM达到比具有相同纹波的等效多级VRM更高的温度。

如果确实需要一起冷却多级VRM中的每个级，则可以使用跨所有组件的共享散热器。这需要在每个阶段（在板的背面或组件的顶部）放置一个垫，并在VRM的所有阶段之间连接一个较大的散热器。这在某些高性能图形卡的VRM中使用，如果对系统进行超频，则绝对建议使用此功能。

最后，市场上有一些数字和模拟VRM控制器IC。其中一些IC可在多级VRM中支持6级，从而提供非常平滑的输出电压。这些IC也产生大量热量，这里概述的散热器安装策略同样适用于这些IC。

使用VRM散热器构建布局可能很困难，但是当您使用正确的PCB设计和分析软件时，可以轻松地布局VRM并添加任何需要的散热器。