散热器热阻计算方法
散热器设计的基本计算（含公式哦）
散热器设计的基本计算（含公式哦）一、概念1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。
在每个路径上，必定经过一些不同的介质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。
2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用——在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。
符号——Rth 单位——℃/W。
· 稳态热传递的热阻计算: Rth= (T1－T2)/PT1——热源温度（无其他热源）（℃)T2——导热系统端点温度（℃)· 热路中材料热阻的计算: Rth=L/(K·S)L——材料厚度（m)S——传热接触面积（m2)3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。
二、热设计的目标1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（Tjmax）· 推荐：器件选型时应达到如下标准民用等级：Tjmax≤150℃工业等级：Tjmax≤135℃· 军品等级：Tjmax≤125℃航天等级：Tjmax≤105℃· 以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值器件、内部环境、外壳：△T≤60℃器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。
三、计算1、 TO220封装＋散热器· 结温计算· 热路分析热传递通道：管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a注：因Rthca较大，忽略不影响计算，故可省略。
Rthja≈Rthjc＋Rthcs＋Rthsa≈(T结温－T环温)/P· 条件Rthjc——器件手册查询Rthcs——材料热阻：Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）Rthsa——散热器热阻曲线图查询T结温——器件手册查询（待计算数值）T环温——任务指标中的工作环境要求P ——电路设计计算· 计算T结温＝（Rthjc＋Rthcs＋Rthsa）·P＋T环温＜手册推荐结温· 注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。
电子仪器中散热器热阻的计算方法
度梯度及垂直于导热方向的截面积成正比， 这就是导热的基本定律。 用算式表示， 每小时通过垂直于导热方向面积 Ｓ（米 ２）的热量为 Ｑ
Ｑ＝－ !Ｓ ｄｔ （ 瓦）
（ １）
ｄｘ
式中负号表示热量传递的方向与温度方向相反， ! 为材料的导热 系数， 单位为瓦／米 ２·℃。
在单位时间内单元面积所通过的热量为热流密度， 用符号 ｑ 表
示。即
ｑ＝! ｄｔ （ 瓦／米 ２）
（ ２）
ｄｘ
２．热阻
如图 １ 单层平壁， 根据单层平壁导热解出壁内温度分布表达式
ｔ＝－
ｑ !
ｘ＋ｔ１
（ ３）
这是一个直线方程， 所以当导热
系数为常数时， 单层壁内的温度是按
直线规律变化的， 代换算式后得热流
密度的一般表达式
ｑ＝
! "
（ｔ１－
ｔ２）＝
! "
△ｔ（ 瓦／米 ２）
【Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ】ｒａｄｉａｔｏｒ； ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ； ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ； ｈｅａｔ ｒａｄｉａｔｉｎｇ ａｒｅａ
０．引言
实践表明， 电子元器件的故障率随元件温度的升高呈指数关系增
加。电子仪器线路的性能则与温度的变化成反比， 因此为了提高电子
（ ４）
将 上 式 改 写 成 ｑ＝ △ｔ ＝ △ｔ ， 因 " Ｒｔ !
此这个关系式与电路中的欧姆定律
Ｉ＝ △Ｅ 相似， 把热流密度 ｑ 比作电流 Ｒ
图 １ 单层平壁
Ｉ， 温差△ｔ 比作电压△Ｅ， " 比作电阻 !
Ｒ，
所以这里的
Ｒｔ＝
" !
称为热阻， "
热阻值单位
热阻值单位1. 简介热阻值是用来描述物体或材料对热量传递的抵抗程度的物理量。
它表示单位温度差下，通过单位面积的物体或材料的热量流动。
热阻值的单位通常用来衡量材料或结构的绝缘性能，以及评估散热器、绝缘材料和其他热管理设备的性能。
2. 热阻值单位国际上常用的热阻值单位是“K/W”（开尔文/瓦特），其中“K”代表开尔文温度，也可以用摄氏度“℃”代替。
而“W”代表瓦特功率。
3. 简化计算在实际应用中，为了简化计算，通常将具体物体或材料的厚度、面积等参数纳入考虑，并使用简化公式来计算热阻值。
3.1 材料层间传导对于多层结构中两层之间的传导，可以使用以下公式来计算：R = d / (λ * A)其中，R表示两层之间的总热阻值，d表示两层之间的距离（厚度），λ表示材料的热导率，A表示两层之间的面积。
3.2 散热器计算对于散热器的热阻值计算，可以使用以下公式：R = (T1 - T2) / P其中，R表示散热器的热阻值，T1和T2分别表示散热器两侧的温度差，P表示通过散热器的功率。
4. 热阻值与传热性能热阻值是评估材料或结构传热性能的重要指标。
通常情况下，较低的热阻值意味着较好的传热性能。
因此，在设计和选择散热器、绝缘材料等时，需要考虑其对应的热阻值。
5. 典型应用5.1 电子设备散热在电子设备中，如计算机、手机等，散热是一个重要问题。
通过合理设计散热器，并控制其对应的热阻值，可以有效提高电子设备的稳定性和寿命。
5.2 建筑绝缘在建筑领域中，绝缘材料被广泛应用于墙体、屋顶等部位，以提高建筑的保温性能。
选择合适的绝缘材料，通过控制其热阻值，可以有效降低能源消耗，提高室内舒适度。
5.3 汽车散热在汽车工程中，散热是一个关键问题。
通过优化散热器的设计，并降低其对应的热阻值，可以有效提高汽车发动机的工作效率和寿命。
6. 总结热阻值是描述物体或材料对热量传递抵抗程度的物理量，通常用“K/W”（开尔文/瓦特）作为单位。
在实际应用中，可以使用简化公式来计算热阻值，并通过该值评估材料或结构的传热性能。
散热器的选型与计算
散热器的选型与计算以7805为例说明问题.设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率Pd=(12V—5V）＊0。
35A=2。
45W 按照TO—220封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃，7805会断开输出。
正确的设计方法是：首先确定最高的环境温度,比如60℃，查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2。
45W=26℃/W.再查7805的热阻，TO—220封装的热阻θJA=54℃/W，均高于要求值，都不能使用，所以都必须加散热片，资料里讲到加散热片的时候，应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻。
计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即54//x=26,x=50℃/W。
其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足.散热器的计算：总热阻RQj-a=（Tjmax-Ta）/PdTjmax ：芯组最大结温150℃Ta :环境温度85℃Pd ：芯组最大功耗Pd=输入功率—输出功率={24×0.75+（-24)×(—0。
25)｝-9。
8×0.25×2=5。
5℃/W总热阻由两部分构成，其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj—C和管壳到环境的热阻RQC—a.其二是散热器热阻RQd-a，两者并联构成总热阻。
管芯到环境的热阻经查手册知 RQj—C=1.0 RQC—a=36 那么散热器热阻RQd—a应〈6.4。
散热器热阻RQd —a=［(10/kd)1/2+650/A］C其中k：导热率铝为2。
08d：散热器厚度cmA：散热器面积cm2C：修正因子取1按现有散热器考虑，d=1。
0 A=17.6×7+17。
6×1×13算得散热器热阻RQd—a=4。
1℃/W，散热器选择及散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热.进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器,以保证器件或模块安全、可靠地工作。
散热器的选型与计算..
散热器的选型与计算以7805为例说明问题.设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出.正确的设计方法是:首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻.计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足.散热器的计算:总热阻RQj-a=(Tjmax-Ta)/PdTjmax :芯组最大结温150℃Ta :环境温度85℃Pd : 芯组最大功耗Pd=输入功率-输出功率={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2=5.5℃/W总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C其中k:导热率铝为2.08d:散热器厚度cmA:散热器面积cm2C:修正因子取1按现有散热器考虑,d=1.0 A=17.6×7+17.6×1×13算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W,散热器选择及散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。
散热器散热计算公式：
（一）散热器选择通用原则 散热器热阻Rsa 是选择散热器的主要依据。
Rsa=c ajm P TT−-（R jc+R cs）式中:R sa────散热器热阻，℃/W；R jc────半导体器件结壳热阻，℃/W；R cs────接触热阻，℃/W；T jm ────半导体器件最高工作结温，℃；T a────环境温度，℃；P c ────半导体器件耗散功率，W；T jm，P c，R jc可以从器件技术参数表中查到，或计算得到；T a是实际工作环境温度；R cs与接触材料的种类和接触压力有关，可以根据接触材料（如硅脂）的热阻参数估算得到。
所选择的散热器，其热阻值应小于以上的计算值，就可满足散热的要求。
散热器的热阻与材质，结构，表面状态，表面颜色，几何尺寸及冷却条件等有关；应该按照有关的标准用实验的方法测试得到，常用的散热器热阻曲线有3种，（1）热阻——长度曲线，（2）热阻——风速曲线，(3)功耗——温升曲线。
用CFD技术模拟仿真运算可以得到散热器的热阻值，风压及温度分布状况，为散热器选择提供参考依据。
（二）电力半导体用散热器的选择和使用原则 摘自JB/T9684-2000一﹑散热器选择的基本原则电力半导体器件用散热器选择要根据器件的耗散功率，器件结壳热阻，接触热阻，以及器件最高工作结温和冷却介质温度来综合考虑。
选用散热器时要了解散热器的散热能力范围，冷却方式，技术参数和结构特点，一种器件仅从热阻参数看，可能有多种散热器均能满足散热要求，但应结合冷却，安装，通用互换和经济性来综合考虑。
二﹑器件与散热器紧固力的要求为使器件与散热器组装后又良好的热接触，必须采用合适的安装力或安装力矩，其值由器件制造厂或器件标准给出，具有较小的范围，组装时应严格遵守不要超出范围，当器件厂未给出紧固力时，按照器件管壳与散热器接触的面积，可采用1~1.5KN/cm2的紧固力。
为了改善散热器与器件的接触，增加有效接触面积，提高散热效果，在散热器和器件之间可涂一薄层导电导热性物质如硅脂。
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31 作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。
平板的横截面积A =L × b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。
大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。
散热器平板周围是空气。
风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。
所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用埃克尔特和..德雷克著的“传热与传质”中的基本原理和公式。
推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。
20℃时，纯铝：KS = 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为： A = S L 。
代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数Ks、b、n、S 都是常数。
用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。
本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。
主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。
如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。
ⅱ，文中所用的“风速”是指“平均风速”。
电子仪器中散热器热阻的计算方法
２）如果守门员离开球门线向前，球从底线袭来时守门员会漏球或 者会导致“乌龙球”。
因此，实践证明守门员在球门线上的位置为最佳位置。 ４．结论 本文对Ｖｏｒｏｎｏｉ图功能及足球机器人的运动进行了介绍．提出并 实现一种简单、高效的Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形面积计算方法。创造性的提出了 机器人判别动作的算法模型。利用Ｖｏｍｎｏｉ图的几何特性分析并解决 足球机器人的任务规划问题。实践证明，用ｖｏｒｏｎｏｉ图来提出的足球机 器人动作判别算法提高了足球机器人的判别能力，降低了判别的失误 率，并实现了足球机器人的分工协作，在一定程度上增强了足球机器人
科技信息
。机械与电子Ｏ
２００８年第４期
电子仪器中散热器热阻的计算方法
汪择宏 （中国电子科技集团公司第４１研究所 山东青岛２６６５５５）
【摘要】在电子仪器中，绝大多数大功率元器件的散热是通过散热器来完成的。因此合理选择散热器尤为重要。本文提出了该类散热器热
阻的计算方法，为整机大功率元器件的热设计提供了必要的依据。
的智能化。《
【参考文献】 ［１１张颖霞，杨宜民，陈波．多智能体团队合作在机器人足球赛中的应用．微机发 展．２００４年第７期． ［２］吴丽娟，翟玉人．足球机器人系统众角色分配策略的设计．基础自动化．２０００ 年第７卷． ［３］尚路彦，张小川，李祖枢．关于机器人足球区域射门动作算法的改进．重庆工 学院学报．２∞５年３月． ［４］柳长安，刘冈，刘春阳．机器人足球防守算法研究．哈尔滨工业大学学报．２００２ 年第３６卷第７期．
５
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GE 风电解决方案
电网友好型并网技术 类似常规电厂特性
9 5/6/2013
全球支持
10 5/6/2013
谢谢
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11
5/6/2013
Backup – GE Wind Features
直驱永磁电机+全功率变换
4 5/6/2013
双馈电机励磁 – 稳态
转子变换器提供励磁
1）转子频率为滑差频率，通常s = -30%～30% 2）转子流过滑差功率 P转子 = -sP定子 3）通常使用基于定子电压定向的电流型控制，通过控制无功电流来控制无功功率
5 5/6/2013
双馈电机励磁 – 暂态（低电压穿越）
三相短路故障下电压分布 (VE-T 电网计算示例)
Source: I. Erlich, U. Bachmann, „Grid Code Requirements Concerning Connection and Operation of Wind Turbines in Germany”, 2005
Crowbar (短接器)
低电压பைடு நூலகம்越
1）转子端电压产生高压（转子到定子匝比通常为3:1） 2）短接器（crowbar）动作以保护变换器 3）过程类似异步机暂态过程，双馈电机此时处于不控状态 4）短接器功能类似灭磁电路 5）电网恢复后，短接器开路，转子变化器恢复正常控制
6 5/6/2013
并网 – 来自电力系统的挑战
1.6-100
+19% AEP, 53% gross CF @7.5m/s
IEC I (10m/s*)
* 平均风速
IEC II (8.5m/s*)
IEC III (7.5m/s*)
出色的性能，可用性和可靠性
3 5/6/2013
风力发电技术发展
异步机直接并网
双馈发电机+部分功率变换
永磁电机+全功率变换
1996 GE 设计 40米桨叶; GE推出基于 MarkVIe的 风机控制器 2007
2002
2003
2005 安装第一台 2.75-103
推出WindBOOST技术 ; 第10000台装运
2008
2009
2010
2011
GE风机产品数据
AEP (GWh/yr) Capacity Factor† Availability (%)
发电
间歇性 …
辅助服务
无功及电压控制 频率响应及调节 …
故障响应
低电压穿越 …
传输
远距离送电 ….
从兼容电网，支撑电网到一体化
7 5/6/2013
并网技术应用 – 低电压穿越
无低电压穿越
电网短路 低电压，大电流 风机保护，脱网 … 常规电厂脱网 大面积停电
低电压穿越 – 电网及风机要求
维持电网稳定
提供电压支撑，减小低电压区域 保证电能供应，避免电网其他部分过载 电网扰动期间保持连接，改善电网稳定性
提高风机可靠性
降低主要部件的磨损
受影响风机: * 装机容量 U < 80% 2800 MW*(60%); U < 45% 2100 MW*(45%) U < 45% 2100 MW*(45%); U < 25% 1400 MW*(30%) U < 15% 1100 MW*(25%)
GE 风能解决方案
专注客户价值
GE全球研发中心
GE 风机产品的进化
安装第一台 1.5MW GE 进入风电领域 推出LVRT技术; 第1000台装运 安装第一台 2.5s; 第一台 1.5sle GE 37c 桨叶 2004 安装第一台 1.6-82.5; 安装第一台 2.75-100 GE 自行设计变桨系统; 第5000台装运 安装第一台 1.5xle; 安装第一台 2.5xl 2006 安装第一台 1.6-100; 第15000台装运
… and even this list is far from complete
13 5/6/2013
†@8.5m/s AMWS
2002 6.0 45 85
2011 11.6 52 98
+94% +16% +15%
2 5/6/2013
GE风机产品
2.5MW 系列 2.75-100 2.75-103
1.5MW 系列
1.5-77
57.9% gross CF @10m/s
1.6-82.5
+15% AEP @ 8.5m/s
Regulates Plant Voltage and Power Limits the Rate of Change of Power from Variations in Wind Speed or Irradiance … Ramp rate Control Reacts to Changes in Grid Frequency … Frequency Droop Controls the Insertion and Removal of Large Power Blocks … Startup and Shutdown Control Provide Reactive Power When Needed … Wind Free Reactive Power Provides Inertia Response to Address Under-freq events … WindINERTIA Regulates Active Power at POI … Curtailment
12 5/6/2013
Backup - What Makes a Wind Plant “Grid Friendly”
Examples
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Does not trip during Faults and other System Disturbances … ride through capability