在智能手機(jī)充電器、小型平板適配器、便攜數(shù)碼產(chǎn)品電源等小功率供電設(shè)備領(lǐng)域，“高效集成” 與 “穩(wěn)定可靠” 是工程師選型的核心訴求。華芯邦HT2812H，作為高性能一次傳感調(diào)節(jié)器（PSR），憑借內(nèi)置 850V 功率 BJT、省去光耦與 TL431 的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)、符合 Level 6 能效標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，成為眾多小功率電源方案的優(yōu)選。但在實(shí)際應(yīng)用中，部分工程師會(huì)關(guān)注：這款高性能芯片工作時(shí)為何會(huì)發(fā)熱？哪些因素會(huì)影響其散熱效果？本文將從芯片工作原理出發(fā)，深入拆解發(fā)熱根源，梳理關(guān)鍵散熱影響因素，并給出實(shí)用優(yōu)化建議，助力工程師充分發(fā)揮 HT2812H 的性能優(yōu)勢(shì)。

高性能一次傳感調(diào)節(jié)器HT2812H

一、HT2812H 工作發(fā)熱的核心原因：源于集成設(shè)計(jì)與能量轉(zhuǎn)換特性

HT2812H 的發(fā)熱并非 “異?，F(xiàn)象”，而是其高性能集成架構(gòu)與電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中能量損耗的必然體現(xiàn)。要理解這一現(xiàn)象，需從芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作機(jī)制入手，核心發(fā)熱原因可歸納為三類：

1. 內(nèi)置功率 BJT 的開(kāi)關(guān)損耗：能量轉(zhuǎn)換的主要損耗源

HT2812H 作為單芯片開(kāi)關(guān)電源控制器，內(nèi)置了 850V 高壓功率 BJT（雙極結(jié)型晶體管），這是其實(shí)現(xiàn) PSR 控制、省去外圍高壓元件的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，但也是主要發(fā)熱源。在電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中，功率 BJT 需頻繁導(dǎo)通與關(guān)斷，以實(shí)現(xiàn)能量從初級(jí)繞組到次級(jí)繞組的傳遞，而開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓與電流交疊會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗，具體可分為 “開(kāi)通損耗” 與 “關(guān)斷損耗”：

開(kāi)通損耗：當(dāng) BJT 從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，集電極電壓（Vc）尚未完全下降，集電極電流（Ic）已開(kāi)始上升，兩者交疊期間會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)功率損耗（P=Vc×Ic）。HT2812H 工作在 PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式下，重載時(shí)開(kāi)關(guān)頻率升高，單位時(shí)間內(nèi)開(kāi)通次數(shù)增加，開(kāi)通損耗隨之累積；

關(guān)斷損耗：BJT 從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時(shí)，Ic 尚未完全降至零，Vc 已開(kāi)始上升，同樣會(huì)產(chǎn)生交疊損耗。尤其當(dāng)變壓器存在漏感時(shí)，漏感能量會(huì)在 BJT 關(guān)斷瞬間產(chǎn)生電壓尖峰，不僅增加關(guān)斷損耗，還可能導(dǎo)致芯片溫升進(jìn)一步升高。

根據(jù)華芯邦提供的規(guī)格書，HT2812H 的功率 BJT 集電極峰值電流可達(dá) 1A，集電極 - 發(fā)射極飽和電壓（VCE (sat)）最大 0.5V（Ic=500mA 時(shí)）。這一參數(shù)意味著，當(dāng) BJT 導(dǎo)通時(shí)，即使處于飽和狀態(tài)，仍會(huì)有一定的導(dǎo)通損耗（P=Ic×VCE (sat)），尤其在大電流輸出場(chǎng)景（如 5V/1.0A 典型應(yīng)用）下，導(dǎo)通損耗會(huì)顯著貢獻(xiàn)芯片溫升。

2. 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功耗：芯片自身運(yùn)行的基礎(chǔ)損耗

除了功率 BJT 的開(kāi)關(guān)損耗，HT2812H 的內(nèi)部控制電路運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生 “基礎(chǔ)功耗”，這類損耗雖遠(yuǎn)小于開(kāi)關(guān)損耗，但長(zhǎng)期累積仍會(huì)影響芯片溫度，主要包括：

靜態(tài)功耗：芯片在無(wú)負(fù)載或輕載狀態(tài)下，控制電路（如啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓源、邏輯控制單元）的運(yùn)行電流產(chǎn)生的損耗。規(guī)格書顯示，HT2812H 的靜態(tài)工作電流（ICC）典型值為 400μA，最大值 600μA；啟動(dòng)電流（IStar）僅 0.8-3μA，雖已優(yōu)化至超低水平，但 VCC 引腳的供電電壓（典型 8V）仍會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)功率損耗（P=VCC×ICC），約 3.2-4.8mW；

動(dòng)態(tài)功耗：芯片在負(fù)載變化時(shí)，控制電路調(diào)整工作狀態(tài)產(chǎn)生的損耗。例如，F(xiàn)B 引腳（反饋引腳）通過(guò)變壓器輔助繞組檢測(cè)輸出電壓時(shí)，輸入電阻（1.2-2MΩ）會(huì)產(chǎn)生微小電流損耗；CS 引腳（電流采樣引腳）檢測(cè)初級(jí)電流時(shí)，與外部采樣電阻 RCS 的配合過(guò)程中，也會(huì)有瞬時(shí)電流波動(dòng)帶來(lái)的動(dòng)態(tài)損耗。此外，PFM 模式下開(kāi)關(guān)頻率隨負(fù)載自動(dòng)調(diào)整，控制邏輯的切換同樣會(huì)消耗少量能量。

3. 保護(hù)電路啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)損耗：異常工況下的 “額外發(fā)熱”

HT2812H 內(nèi)置了豐富的保護(hù)電路（如過(guò)溫保護(hù) OTP、輸出過(guò)壓 / 欠壓保護(hù) OVP/UVP、過(guò)流保護(hù) OCP），以應(yīng)對(duì)電源系統(tǒng)的異常工況。當(dāng)電路出現(xiàn)異常（如輸出短路、輸入電壓過(guò)高）時(shí)，保護(hù)電路會(huì)快速啟動(dòng)，切斷或調(diào)整功率 BJT 的工作狀態(tài)，這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)能量損耗：

例如，當(dāng)輸出短路觸發(fā)過(guò)流保護(hù)時(shí)，CS 引腳檢測(cè)到的電壓超過(guò) 510mV 閾值（電流采樣閾值），內(nèi)部邏輯會(huì)立即關(guān)斷 BJT，此時(shí)變壓器初級(jí)繞組的儲(chǔ)能會(huì)通過(guò)芯片內(nèi)部泄放路徑釋放，產(chǎn)生瞬時(shí)發(fā)熱；

過(guò)溫保護(hù)（OTP）啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)芯片結(jié)溫達(dá)到 135-145℃，保護(hù)電路會(huì)觸發(fā) BJT 關(guān)斷，待溫度降至 125-135℃（溫度回差）后恢復(fù)工作，頻繁的 “保護(hù) - 恢復(fù)” 循環(huán)會(huì)導(dǎo)致芯片溫度反復(fù)波動(dòng)，間接增加累積發(fā)熱量。

不過(guò)需注意：HT2812H 的保護(hù)電路設(shè)計(jì)以 “快速響應(yīng)、低損耗” 為目標(biāo)，正常工況下保護(hù)電路不啟動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生額外發(fā)熱；僅在異常工況下，瞬時(shí)損耗才會(huì)成為輔助發(fā)熱源。

二、影響 HT2812H 散熱效果的四大關(guān)鍵因素

HT2812H 的散熱效果并非僅由芯片自身決定，而是與 “芯片設(shè)計(jì) - 外圍電路 - 應(yīng)用環(huán)境” 三者密切相關(guān)。結(jié)合規(guī)格書要求與實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以下四大因素對(duì)散熱效果的影響最為顯著：

1. 芯片封裝設(shè)計(jì)：熱傳導(dǎo)路徑的 “先天條件”

HT2812H 采用 SOP5（小外形封裝），封裝的熱阻特性直接決定了芯片結(jié)溫（Tj）向環(huán)境溫度（Ta）的傳導(dǎo)效率。在 HT2812H 的封裝設(shè)計(jì)中，已針對(duì)散熱進(jìn)行優(yōu)化，但仍需關(guān)注兩個(gè)核心點(diǎn)：

引腳的熱傳導(dǎo)作用：SOP5 封裝的 5 個(gè)引腳中，HV 引腳（4 腳）直接連接內(nèi)部功率 BJT 的集電極，是熱量傳導(dǎo)的關(guān)鍵路徑 ——BJT 產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò) HV 引腳傳遞到 PCB 板；GND 引腳（5 腳）作為參考地，與 PCB 地平面的連接也會(huì)輔助散熱。若引腳與 PCB 焊盤的焊接質(zhì)量不佳（如虛焊、焊錫量不足），會(huì)增加接觸熱阻，導(dǎo)致熱量無(wú)法有效傳導(dǎo)；

封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻（θJA）：SOP5 封裝的 θJA 通常在 150-200℃/W（取決于 PCB 設(shè)計(jì)），意味著每產(chǎn)生 1W 的功耗，芯片結(jié)溫會(huì)比環(huán)境溫度高 150-200℃。HT2812H 的典型功耗（開(kāi)關(guān)損耗 + 靜態(tài)功耗）約 0.5-1W（5V/1.0A 應(yīng)用），因此環(huán)境溫度若為 25℃，結(jié)溫約 100-225℃，但規(guī)格書限定結(jié)溫最高 140℃，需通過(guò)外圍設(shè)計(jì)降低 θJA，避免觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)。

2. 外圍電路設(shè)計(jì)：影響散熱的 “后天關(guān)鍵”

HT2812H 的外圍元件選型與 PCB 布局，會(huì)間接改變芯片的功耗分布與熱量傳導(dǎo)路徑，是影響散熱效果的核心后天因素：

CS 引腳采樣電阻（RCS）的選型：RCS 是電流采樣的關(guān)鍵元件，其阻值與功率會(huì)直接影響芯片發(fā)熱。規(guī)格書要求 RCS 通過(guò)檢測(cè)初級(jí)電流控制 BJT 關(guān)斷，若 RCS 阻值過(guò)?。ㄈ缧∮?0.1Ω），為達(dá)到 510mV 采樣閾值，初級(jí)電流會(huì)增大，導(dǎo)致 BJT 導(dǎo)通損耗增加；若 RCS 功率不足（如選用 0.25W 電阻），自身發(fā)熱會(huì)通過(guò)引腳傳導(dǎo)至芯片，加劇溫升。建議根據(jù)最大初級(jí)電流（1A）選用 0.5-1Ω、功率 1W 以上的采樣電阻，既滿足采樣精度，又避免額外發(fā)熱；

變壓器的選型與繞制：變壓器的漏感大小會(huì)顯著影響 BJT 的關(guān)斷損耗 —— 漏感越大，BJT 關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓尖峰越高，關(guān)斷損耗越大。HT2812H 的 PSR 控制依賴變壓器輔助繞組反饋，若輔助繞組與輸出繞組的匝數(shù)比設(shè)計(jì)不合理（如 NAUX/Ns 偏差過(guò)大），會(huì)導(dǎo)致 FB 引腳檢測(cè)電壓波動(dòng)，增加控制電路的動(dòng)態(tài)損耗。建議選用漏感小于 5% 的高頻變壓器，并嚴(yán)格按照規(guī)格書推薦的匝數(shù)比繞制（如典型應(yīng)用中 NAUX/Ns≈1.2）；

VCC 引腳濾波電容的選型：規(guī)格書明確要求 VCC 引腳需外接低等效阻抗（低 ESR）的電解電容，若選用高 ESR 電容（如 ESR>10Ω），會(huì)導(dǎo)致 VCC 電壓紋波增大，控制電路的工作電流波動(dòng)加劇，動(dòng)態(tài)功耗增加。建議選用 100μF/16V、ESR<5Ω 的電解電容，同時(shí)并聯(lián)一個(gè) 0.1μF 陶瓷電容，濾除高頻紋波，穩(wěn)定供電電壓。

3. PCB 布局：熱量傳導(dǎo)的 “關(guān)鍵通道”

PCB 板的覆銅設(shè)計(jì)、接地方式直接決定了芯片熱量向環(huán)境的擴(kuò)散效率，以下兩點(diǎn)需重點(diǎn)關(guān)注：

功率路徑的覆銅面積：HT2812H 的 HV 引腳（功率輸入）、GND 引腳（地）、VCC 引腳（供電）構(gòu)成核心功率路徑，這些引腳的 PCB 覆銅面積需足夠大 —— 建議 HV 引腳覆銅面積不小于 10mm2，GND 引腳與 PCB 地平面充分連接（采用鋪銅而非細(xì)線），減少銅阻帶來(lái)的額外發(fā)熱。若覆銅面積過(guò)小（如僅 2mm2），銅阻會(huì)導(dǎo)致電壓降增大，不僅影響芯片供電，還會(huì)使熱量積聚在引腳附近；

熱隔離設(shè)計(jì)：PCB 布局時(shí)，需將 HT2812H 與其他發(fā)熱元件（如整流二極管、功率電阻）保持至少 3mm 距離，避免熱量疊加。例如，輸出整流二極管（D）工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)通損耗，若與芯片距離過(guò)近，其發(fā)熱會(huì)輻射至芯片，導(dǎo)致結(jié)溫升高。建議將整流二極管布置在 PCB 邊緣，通過(guò)覆銅引導(dǎo)熱量擴(kuò)散。

4. 應(yīng)用環(huán)境：散熱的 “外部約束”

即使芯片與電路設(shè)計(jì)優(yōu)化到位，應(yīng)用環(huán)境的溫濕度、封裝方式也會(huì)影響散熱效果：

環(huán)境溫度：HT2812H 的正常工作溫度范圍為 0-140℃（結(jié)溫），若應(yīng)用環(huán)境溫度過(guò)高（如密閉的充電器外殼內(nèi)溫度達(dá) 60℃），芯片的散熱溫差（Tj-Ta）會(huì)減小，熱量難以擴(kuò)散，易觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)。建議避免將設(shè)備置于超過(guò) 40℃的高溫環(huán)境，或在外殼上設(shè)計(jì)散熱孔；

外殼封裝方式：部分小功率電源（如迷你手機(jī)充電器）采用全密閉塑料外殼，熱量無(wú)法通過(guò)對(duì)流散熱，會(huì)導(dǎo)致芯片溫度持續(xù)升高。若外殼體積較小，建議選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的塑料（如 PC+ABS），或在芯片上方的外殼內(nèi)壁貼導(dǎo)熱墊，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)；

空氣對(duì)流條件：在無(wú)風(fēng)扇的自然散熱場(chǎng)景中，空氣流通速度會(huì)影響散熱效率 —— 若設(shè)備安裝在狹窄空間（如抽屜內(nèi)），空氣對(duì)流差，熱量易積聚；若安裝在通風(fēng)良好的位置，散熱效率可提升 30% 以上。

三、HT2812H 散熱優(yōu)化的實(shí)用建議：兼顧性能與可靠性

結(jié)合上述發(fā)熱原因與影響因素，針對(duì) HT2812H 的實(shí)際應(yīng)用，可通過(guò)以下措施優(yōu)化散熱，充分發(fā)揮其高性能優(yōu)勢(shì)：

封裝與焊接優(yōu)化：焊接時(shí)確保 SOP5 引腳與焊盤完全貼合，焊錫量以覆蓋引腳 1/2 為宜，避免虛焊；若對(duì)散熱要求極高（如長(zhǎng)期滿負(fù)載工作），可在芯片頂部涂抹導(dǎo)熱硅脂，再覆蓋一小塊銅片，增強(qiáng)熱量向 PCB 的傳導(dǎo)；

外圍元件選型：嚴(yán)格按照規(guī)格書選用低 ESR 的 VCC 電容、高功率的 CS 采樣電阻、低漏感的變壓器，從源頭減少芯片額外損耗；

PCB 設(shè)計(jì)規(guī)范：核心功率路徑覆銅面積不小于 10mm2，GND 引腳采用多點(diǎn)接地，與地平面充分連接；將芯片與其他發(fā)熱元件保持 3mm 以上距離，避免熱量疊加；

應(yīng)用環(huán)境適配：若設(shè)備需在高溫或密閉環(huán)境下工作，建議在外殼設(shè)計(jì)散熱孔或選用導(dǎo)熱材料，必要時(shí)通過(guò)軟件算法優(yōu)化負(fù)載分配（如避免長(zhǎng)期滿負(fù)載運(yùn)行），減少芯片持續(xù)發(fā)熱；

利用芯片自身保護(hù)功能：HT2812H 的過(guò)溫保護(hù)（OTP）具備 10℃左右的溫度回差，可作為 “最后一道防線”，避免芯片因散熱不足損壞，但需避免頻繁觸發(fā)保護(hù)（會(huì)影響用戶體驗(yàn)），通過(guò)前期設(shè)計(jì)將結(jié)溫控制在 120℃以內(nèi)。

四、理性看待發(fā)熱，充分釋放 HT2812H 的集成優(yōu)勢(shì)

HT2812H高性能 PSR 芯片，其工作發(fā)熱是 “高集成、高效率” 設(shè)計(jì)下的正?，F(xiàn)象 —— 內(nèi)置 850V BJT 省去了外圍高壓元件，PSR 控制簡(jiǎn)化了反饋回路，但也使得能量轉(zhuǎn)換的核心損耗集中在芯片內(nèi)部。工程師無(wú)需過(guò)度擔(dān)憂發(fā)熱問(wèn)題，只需理解其發(fā)熱根源，針對(duì)性優(yōu)化外圍電路、PCB 布局與應(yīng)用環(huán)境，即可在 “高性能” 與 “低溫升” 之間找到平衡。

從實(shí)際應(yīng)用價(jià)值來(lái)看，HT2812H 的發(fā)熱可通過(guò)合理設(shè)計(jì)控制在安全范圍內(nèi)，而其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)（如 BOM 成本降低 30%、能效符合 Level 6 標(biāo)準(zhǔn)、空載功耗 < 100mW）遠(yuǎn)大于散熱優(yōu)化的投入。對(duì)于智能手機(jī)充電器、小型數(shù)碼產(chǎn)品電源等場(chǎng)景，HT2812H 不僅能滿足性能需求，還能助力廠商簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低成本，是小功率電源方案國(guó)產(chǎn)替代的優(yōu)質(zhì)選擇。

審核編輯 黃宇