功率器件的散热计算及散热器选择

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功率器件热设计及散热器的优化设计

功率器件热设计及散热器的优化设计

功率器件热设计及散热器的优化设计1 表征功率器件热性能的主要参数功率器件应用时所受到的热应力可能来自器件内部,也可能来自器件外部。

器件工作时所耗散的功率要通过发热形式耗散出去。

若器件的散热能力有限,则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高,使得器件可靠性降低,无法安全正常工作。

表征功率器件热能力的参数主要有结温和热阻。

一般将功率器件有源区称为结,器件的有源区温度称为结温。

这些器件的有源区可以是结型器件(如晶体管)的pn结区、场效应器件的沟道区,也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等。

当结温T j高于周围环境温度Ta时,热量通过温差形成扩散热流,由芯片通过管壳向外散发,散发出的热量随着温差(Tj-T a)的增大而增大。

为了保证器件能够长期正常工作,必须规定一个最高允许结温 Tjmax。

Tjmax的大小是根据器件的芯片材料、封装材料和可靠性要求确定的。

功率器件的散热能力通常用热阻表征,记为 RT。

热阻越大,则散热能力越差。

热阻又分为内热阻和外热阻,内热阻是器件自身固有的热阻,与管芯、外壳材料的导热率、厚度和截面积以及加工工艺等有关;外热阻则与管壳封装的形式有关。

一般来说,管壳面积越大,则外热阻越小,金属管壳的外热阻就明显低于塑封管壳的外热阻。

当功率器件的功率耗散达到一定程度时,器件的结温升高,系统的可靠性降低,为了提高可靠性,应进行功率器件的热设计。

2 功率器件热设计功率器件热设计是要防止器件出现过热或温度交变引起的热失效,可分为器件内部芯片的热设计、封装的热设计和管壳的热设计以及功率器件实际使用中的热设计。

其主要关系如图1所示。

对于一般的功率器件,在生产工艺阶段,就要充分考虑器件内部、封装和管壳的热设计,当功率器件功耗较大时,依靠器件本身的散热(芯片、封装及管壳的热设计)并不能够满足散热要求。

功率器件结温可能会超出安全结温,此时需要安装合适的散热器,通过散热器有效散热,保证器件结温在安全结温之内且能长期正常可靠的工作。

散热器散热量计算

散热器散热量计算

散热器散热量计算散热量是散热器的一项重要技术参数,每一种散热器出厂时都标有标准散热量(即△T=64.5℃时的散热量)。

但是工程所提供的热媒条件不同,因此我们必须根据工程所提供的热媒条件,如进水温度、出水温度和室内温度,计算出温差△T,然后根据各种不同的温差来计算散热量,△T的计算公式:△T=(进水温度+出水温度)/2-室内温度。

现介绍几种简单的计算方法:(一)根据散热器热工检验报告中,散热量与计算温差的关系式来计算。

在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定,△T可根据工程给的技术参数来计算,例:铜铝复合74×60的热工计算公式(十柱)是:Q=5.8259×△T(十柱)1.标准散热热量:当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时:△T =(95℃+70℃)/2-18℃=64.5℃十柱散热量:Q=5.8259×64.5=1221.4W每柱散热量1224.4 W÷10柱=122 W/柱2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时:△T =(80℃+60℃)/2-18℃=52℃十柱散热量:Q=5.8259×52=926W每柱散热量926 W÷10柱=92.6W/柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时:△T =(70℃+50℃)/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42=704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱=70.4W/柱(二)从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量:我们先在横坐标上找出温差,例如64.5℃,然后从这一点垂直向上与曲线相交M 点,从M点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点,就是它的散热量(W)。

(三)利用传热系数Q=K·F·△T一般来说△T已经计算出来,F是散热面积,传热系数K,可通过类似散热器中计算出来或者从经验得到的,这种计算方法一般用在还没有经过热工检验,正在试制的散热器中。

MOSFET功率开关器件的散热计算

MOSFET功率开关器件的散热计算

MOSFET功率开关器件的散热计算MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种常用的功率开关器件,用于调节和控制电子电路中的功率输出。

在工作过程中,MOSFET 会产生一定的功耗,这会导致器件升温,为了保证器件的正常工作,需要进行散热计算。

散热计算的目的是确定器件的热阻和最大工作温度,以便选择适当的散热方式,以及确定散热器的大小和材料。

首先,我们需要了解MOSFET的功耗,计算器件的热阻和最大工作温度。

1.功耗计算:-静态功耗是指器件处于稳态工作时的功耗,主要是由电流引起的导通压降和漏极电流引起的静态功耗。

-动态功耗是指在开关过程中,由于MOSFET开关速度造成的功耗。

静态功耗可以通过电流和导通压降计算得出,动态功耗则需要根据MOSFET的开关速度和应用场景来进行估算。

一般来说,静态功耗较小,可以忽略不计,因此我们主要关注动态功耗。

2.热阻计算:热阻由两个组成部分构成:导热阻(junction-to-case thermal resistance)和散热阻(case-to-ambient thermal resistance)。

-导热阻是指热量从MOSFET结到器件封装外壳的传导阻力。

-散热阻是指热量从器件封装外壳传递到周围环境的散热阻力。

导热阻可以通过器件手册或厂商提供的数据手册来获得,散热阻可以通过热量传导理论和计算公式来估算。

3.最大工作温度:最大工作温度可以通过器件手册或厂商提供的数据手册来获得。

有了以上的基础知识,我们可以按照以下步骤进行MOSFET的散热计算:1.根据应用场景和数据手册提供的参数,计算出MOSFET的功耗。

2.根据功耗计算出MOSFET的热阻(包括导热阻和散热阻)。

3.确定最大工作温度,通常根据数据手册提供的温度参数来确定。

4.根据最大工作温度和热阻,计算出器件离开环境的温度差。

5.根据热耗的温度差和功耗,计算出散热器的尺寸和材料。

需要注意的是,散热计算是一个非常复杂的过程,涉及到多方面的因素,包括器件的封装类型、散热器的设计和材料选择等。

晶闸管、整流管分立器件所用散热器的选配

晶闸管、整流管分立器件所用散热器的选配

功率半导体元件在工作时,自身必然要产生热损耗。

选配合适的散热器,是元件可靠工作的重要条件之一。

(一) 概念:1. 元件额定工作结温Tjm:即元件允许的最高工作温度极限。

本参数由制造厂提供,或产品标准强制给出要求。

2. 元件的损耗功率P:元件在工作时自身产生的平均稳态功率消耗,定义为平均有效值输出电流与平均有效值电压降的乘积。

3. 耗散功率Q:特定散热结构的散热能力。

4. 热阻R:热量在媒质之间传递时单位功耗所产生的温升。

R=△T/Q(二) 散热器的选配:设环境温度为Ta 。

散热器配置的目的,是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境,并使其热源(即结点)的温度不超过Tjm 。

用公式表示为 P而热阻又主要由三部分组成:R=Rjc+Rcs+Rsa …….②其中:Rjc—结点至管壳的热阻,与元件的工艺水平和结构有很大关系,由制造厂给出;Rcs—管壳至散热器的热阻,与管壳和散热器之间的填隙介质(通常为空气)、接触面的粗糙度、平面度以及安装的压力等密切相关。

介质的导热性能越好或者接触越紧密,则Rcs越小。

瑞田达公司的散热器安装,一般Rcs≈(0.1~0.2)RjcRsa—散热器至空气的热阻,它是散热器选择的重要参数,与材质、材料的形状和表面积、体积以及散热介质(如水、空气)流速等参数有关。

综合.①和②,可得 Rsa<[(Tjm-Ta)/P]- Rjc-Rcs …….③上式③即散热器选配的基本原则。

一般散热器厂商应提供特定散热器材料的形状参数和热阻特性曲线,据此设计人员可计算出所需散热器的表面积、长度、重量,并进一步求得散热器的热阻值Rsa 。

选用标准散热器时,可根据③式计算出的值选取合适的散热器。

螺栓型器件的散热器见特性参数表中推荐的散热器。

平板型元件,必须选择SS水冷系列和SF风冷系列散热器,它们的Rsa(三) 注意事项上面的理论分析是一个普遍原则,在实际设计中应留出足够余量。

另外,散热器表面向空气的热辐射,也是一种热耗散方式。

散热器散热量计算

散热器散热量计算

散热器散热量计算散热器散热量计算;散热量是散热器的一项重要技术参数,每一种散热器出;现介绍几种简单的计算方法:;(一)根据散热器热工检验报告中,散热量与计算温差;铜铝复合74×60的热工计算公式(十柱)是:;Q=5.8259×△T(十柱);1.标准散热热量:当进水温度95℃,出水温度70;十柱散热量:;Q=5.8259×64.5=1221.4W;每柱散热量;1224.4W÷散热器散热量计算散热量是散热器的一项重要技术参数,每一种散热器出厂时都标有标准散热量(即△T=64.5℃时的散热量)。

但是工程所提供的热媒条件不同,因此我们必须根据工程所提供的热媒条件,如进水温度、出水温度和室内温度,计算出温差△T,然后根据各种不同的温差来计算散热量,△T的计算公式:△T=(进水温度+出水温度)/2-室内温度。

现介绍几种简单的计算方法:(一)根据散热器热工检验报告中,散热量与计算温差的关系式来计算。

在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定,△T可根据工程给的技术参数来计算,例:铜铝复合74×60的热工计算公式(十柱)是:Q=5.8259×△T (十柱)1.标准散热热量:当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时:△T =(95℃+70℃)/2-18℃=64.5℃十柱散热量:Q=5.8259×64.5 =1221.4W每柱散热量1224.4 W÷10柱=122 W/柱2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时:△T =(80℃+60℃)/2-18℃=52℃十柱散热量:Q=5.8259×52 =926W每柱散热量926 W÷10柱=92.6W/柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时:△T =(70℃+50℃)/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42 =704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱=70.4W/柱(二)从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量:我们先在横坐标上找出温差,例如64.5℃,然后从这一点垂直向上与曲线相交M点,从M点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点,就是它的散热量(W)。

功率器件的散热计算及散热器选择

功率器件的散热计算及散热器选择

司产 品)作 低频 功 放 ,其 电路如 图 1 所
器件 为 8引脚 T 3 属外 壳 封装 O一 金 0 1  ̄ W ;若 器件 底 面 不绝 缘 需 示 。 ~0 2C/ 器 件 丁作 条 件 如 要 另 外 加 云 母 片 绝 器 件上 还 采用 流动 冷水 冷却 板 , 它有 更 下 作 电压 ±V 工 s 缘 , 其 R 可达 1 则 一 ℃/ 好 的散 热效 果 。 为 ±1 V 8 ;负 载 阻 W P 为 实 际的最 大 。 散 热 计 算 就 是 在 一 定 的 _作 条件 r 抗 R 为 4 Q, T 损 耗 功 率 ,可 根 据 不 下 , 过 计算 来 确 定 合适 的散 措 施及 通 作 频 率 直 流 条 件 同器 件 的工 作 条件 计
R ≤ o P r T )/ 一
割成 一 定 长度 而制成 非 标准 的散热 器
散 热 器 的 表 面处 理有 电 泳 涂 漆 或
可靠 地 r 作
则 计算 最 夫 允许 的 散 热 器 到 环 境 黑 色 氧极 化 处 理 , 口的是 提 高散 热 敢 其
温度 的 热 阻 R 为 一
率 及 绝 缘 性 能 :在 自然 冷 却 下 可 提 高 1 ~1 % , 0 5 在通 风 冷却 下 可提 高 3 , % 电
泳涂 漆 可 耐压 5 0 0 v 0  ̄8 0
散 热计 算
任何器件在 1作时都有 一 耗 定 的 损 大部 分 的损 耗 变成 热 量 。小功 率 器
’ r
计 算 实例


常 用 的 就 是 将 功 率 器 件 安 装 在 散 热 器
利 用散 热器 将 热 量散 到 刷 隔 空 间 , 必 要 时 冉加 上散 热 风 扇 , 一定 的风速 加 强 冷却 散 热 = 某些 大 型设 备 的 功率 在

半导体功率计算

半导体功率计算

半导体功率器件的散热计算晨怡热管2006-12-31 0:58:06【摘要】本文通过对半导体功率器件发热及传热机理的讨论,导出了半导体功率器件的散热计算方法。

【关键词】半导体功率器件功耗发热热阻散热器强制冷却一、半导体功率器件的类型和功耗特点一般地说,半导体功率器件是指耗散功率在1瓦或以上的半导体器件。

按照半导体功率器件的运用方式,可分为半导体功率放大器件和半导体功率开关器件。

1、半导体功率放大器件半导体功率放大器又因其放大电路的类型分为甲类放大器、乙类推挽放大器、甲乙类推挽放大器和丙类放大器。

甲类放大器的理论效率只有50%,实际运用时则只有30%左右;乙类推挽放大器的理论效率也只有78.5%,实际运用时则只有60%左右;甲乙类推挽放大器和丙类放大器的效率介乎甲类放大器和乙类推挽放大器之间。

也就是说,半导体功率放大器件从电源中取用的功率只有一部分作为有用功率输送到负载上去,其余的功率则消耗在半导体功率放大器件上,半导体功率放大器在工作时消耗在半导体功率放大器件上的功率称为半导体功率放大器件的功耗。

半导体功率放大器件的功耗为其集电极—发射极之间的电压降乘以集电极电流:P D=U ce·I c(式1—1)式中P D为半导体功率放大器件的功耗(单位W)。

U ce为半导体功率放大器件集电极—发射极之间的电压降(单位V)。

I c为半导体功率放大器件的集电极电流(单位A)。

线性调整型直流稳压电源中的调整管是工作在放大状态的半导体功率放大器件,所以其功耗的计算和半导体功率放大器件的功耗计算是相似的。

例如一个集成三端稳压器,其功耗就是:输入端—输出端电压差乘以输出电流。

2、半导体功率开关器件半导体功率开关器件例如晶体闸流管、开关三极管等。

它们的工作状态只有两个:关断(截止)或导通(饱和)。

理想的开关器件在关断(截止)时,其两端的电压较高,但电流为零,所以功耗为零;导通(饱和)时流过它的电流较大,但其两端的电压降为零,所以功耗也为零。

浅谈功放散热器的计算与选用

浅谈功放散热器的计算与选用

浅谈功放散热器的计算与选用作者:吴乐明来源:《职业·中旬》2013年第07期摘要:电子技术的飞速发展给我们提出了新的挑战,其中就包括热设计,特别是在功放电路中,散热器设计的好坏直接影响到该功放的性能和寿命。

本文着重从与功放散热有关的几个参数入手,阐明它们之间的关系,重点分析散热器的计算和选用。

关键词:功放散热器计算选用任何器件在工作时都有一定的损耗,大部分的损耗变成热量。

小功率器件损耗小,无需散热装置;而大功率器件损耗大,若不采取散热措施,则管芯的温度可达到或超过允许的结温,器件将受到损坏,因此必须加装散热装置。

一、功放散热器的计算在功放电路中,功放管本身必然消耗一部分功率,从表示效率的公式η=P0/(P0+PC)中也可以看出,其中PC就是管耗,管耗的直接表现是使管子的结温升高,达到一定程度后,若不采取散热措施就会造成管子损坏。

另一方面,管子允许的功耗和散热情况有较大的关系,适当的散热处理会让管子的功耗提高,能较好地发挥管子的潜力。

下面从与功放散热有关的几个参数入手,阐明它们之间的关系,重点分析散热器的选择和使用。

有几个重要的参数必须要掌握。

1.热阻RT0热阻用于描述、理解管子的散热过程,是指阻碍热传导的阻力。

三极管的热阻(RTj)大小通常用℃/mW表示,其意义是每瓦的集电极耗散功率使三极管温度升高的读数。

显然,热阻越小,表明散热能力越强,在同样的环境温度下,允许的集电极功耗也就越大,RTj一般可以在手册中查到。

除此之外,还有管壳与散热片之间的热阻(RTC)和散热片与空气的热阻(RTf)。

RTC 一般为0.1~0.3℃/W,主要影响因素是三极管和散热片之间是否有绝缘垫片以及这两者之间的接触与紧固程度。

RTf取决于散热的形式、材料和面积。

常用的散热片一般用铝质材料经表面氧化后涂上黑色,以提高散热效果。

应当注意的是,散热片垂直放置时要比水平放置更有利于散热,同时,计算散热片面积是按一面计算的。

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效热阻的情况.
以晶体管为例.图 1-1(a)是晶体管散热的示意图.从管芯(J-Junction)到环境(A-Ambient)之间有几条散热途径: 管芯(J)到外
壳(C-Case),通过外壳直接向环境(A)散热;或通过散热器(S)(中间有界面)向环境散热.不同的管芯(指材料、工艺不同)本身的散热
情况不同,或者说热阻不同.外壳、散热器等的热阻也各不相同.我们可用一个等效电路来模拟这个散热情况,如图 1-1(b)所示.散
若已知管子的总热阻为 RT,则在环境温度为 TA 时允许的最大耗散功率可由式(1-2)得出.在产品手册上给出的管耗只在指定 散热器(材料、尺寸一定)及一定环境温度下的最大允许值.若散热条件发生变化,则允许的管耗也应随之改变.
对于其它类型的器件(包括集成功放等),耗散功率和散热的关系均与此类似.因此在使用中必须注意环境温度及合适的散 热器(同时要注意器件与散热器的压紧情况等),才能获得所需的功率.
Rsa (℃/W)
100
50
d
静止空气
10 气流速度
7
1.5m/s
b
a A=a*bcm2 d≥1.5mm
1 10
102
5×102 103 A
(cm2)
图 1-2 铝散热板的热阻
实际产品设计的散热计算
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
结温允许的管耗越大,输出也就越大.因此功率管的散热问题是至关重要的.
热阻 为了描述器件的散热情况,引入热阻的概念.电流流过电阻 R,电阻消耗功率 RI2[W](每秒 RI2 焦耳能量),导致电阻温度
上升。用隔热材料覆盖电阻,电阻产生的热量不能散发时,则电阻温度随着时间增加而上升,直至电阻烧坏。
一般而言,二物体间的温差越大,温度高的物体向低的物体移动量增多。某电阻置于空气中(如图 6.33 所示),由于流
(3)确定散热器 按照散热器的工作条件(自然冷却或强迫风冷),根据 Rsa 或 ΔTsa 和 PD 选择散热器,查所选散热器的散热曲线(Rsa 曲 线或 ΔTsa 线),曲线上查出的值小于计算值时,就找到了合适的散热器。 对于型材散热器,当无法找到热阻曲线或温升曲线时,可以按以下方法确定: 按上述公式求出散热器温升 ΔTsa,然后计算散热器的综合换热系数 α:
过电流向电阻提供功率,这功率变为热能。在使电阻温度生高的同时,部分热能散发于空气中。开始有电流流过电阻时,电
阻温度不高,因此散发的热也小,电阻温度逐渐上升,散发的热量也上升
与用电阻表示对电流的阻力类似.热阻表示热传输时所受的阻力.即由 U1-U2=I×R 可有类似的关系
T1-T2=P×RT
(1-1)
发的热能 Pc 表示为电流的形式;两点的温度分别为结温 Tj,和环境温度 Ta;结到外壳的热租用 Rjc 表示,外壳到环境用 Rca 表示,
外壳到散热器用 Rcs 表示,散热器到环境用 Rs外壳 C
管芯 J
环境 A 界面
J
Rjc C Rcs
S
Tj
Pc
其中 T1-T2 为两点温度之差,P 为传输的热功率,RT 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发
的热能越小.于是结温 Tj,环境温度 Ta,管耗 PCM 及管子的等效热阻 RT 之间有以下的关系
Tj-Ta=PCM×RT
(1-2)
若环境温度一定(常以 25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗 PCM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等
散热器简介
小型散热器(或称散热片)由铝合金板料经冲压工艺及表面处理制成,而大型散热器由铝合金挤压形成型材,再经机械加 工及表面处理制成。它们有各种形状及尺寸供不同器件安装及不同功耗的器件选用。散热器一般是标准件,也可提供型材, 由用户根据要求切割成一定长度而制成非标准的散热器。散热器的表面处理有电泳涂漆或黑色氧极化处理,其目的是提高散 热效率及绝缘性能。在自然冷却下可提高 10~15%,在通风冷却下可提高 3%,电泳涂漆可耐压 500~800V。
量散到周围空间。若没有风扇以一定风速冷却,这称为自然冷却或自然对流散热。 热量在传递过程有一定热阻。由器件管芯传到器件管壳的热阻为 Rjc,器件管壳与散热器之间的热阻为 Rcs,散热器将热
量散到周围空间的热阻为 Rsa,总的热阻 Rja=Rjc+R cs+R sa。若器件的最大功率损耗为 PD,并已知器件允许的结温为 Tj、环 境温度为 TA,可以按下式求出允许的总热阻 Rja。
功率器件的散热计算及散热器选择
Heat Dispersion Calculation For Power Devices and Radiators Selection
功率管的散热基础理论
功率管是电路中最容易受到损坏的器件.损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.那么它的额定功
耗值是怎样确定的,还有没有潜力可挖呢?让我们来分析一下.
关于散热器的计算方法
参数定义: RT ------ 总内阻,℃/W; Rjc ------ 半导体器件内热阻,℃/W; Rcs ------ 半导体器件与散热器界面间的界面热阻,℃/W; Rsa ------ 散热器热阻,℃/W; Tj ------ 半导体器件结温,℃; Tc ------ 半导体器件壳温,℃; Ts ------ 散热器温度,℃; TA ------ 环境温度,℃; PD ------ 半导体器件使用功率,W; ΔTsa ------ 散热器温升,℃;
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。
任何器件在工作时都有一定的损耗,大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小,无需散热装置。而大功率器件损耗大,
若不采取散热措施,则管芯的温度可达到或超过允许的结温,器件将受到损坏。因此必须加散热装置,最常用的就是将功率 器件安装在散热器上,利用散热器将热量散到周围空间,必要时再加上散热风扇,以一定的风速加强冷却散热(风冷)。在某 些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板(水冷),它有更好的散热效果。 散热计算就是在一定的工作条件下,通过计 算来确定合适的散热措施及散热器。功率器件安装在散热器上。它的主要热流方向是由管芯传到器件的管壳,经散热器将热
Rcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等. 若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成 热阻.绝缘层可以是 0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Ts - TA)/20]}
式中:ψ1─── 描写散热器 L/b 对 α 的影响,(L 为散热器的长度,b 为两肋片的间距); ψ2─── 描写散热器 h/b 对 α 的影响,(h 为散热器肋片的高度); ψ3─── 描写散热器宽度尺寸 W 增加时对 α 的影响; √√ [(Ts - TA)/20]───描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对 α 的影响; 以上参数可以查表得到。 计算两肋片间的表面所散的功率 q0 q0 =α × ΔTsa ×(2h+b)×L 根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数 n,计算散热功率 PD′ 单面肋片:PD′=nq0 双面肋片:PD′=2nq0 若 PD′ >PD 时则能满足要求。
查 PA02 器件资料可知:静态电流 IQ 典型值为 27mA,最大值为 40mA;器件的 Rjc(从管芯到外壳)典型值为 2.4℃/W,最大 值为 2.6℃/W。
器件的功耗为 PD: PD = PDQ+ PD OUT 式中 PDQ 为器件内部电路的功耗,PD OUT 为输出功率的功耗。PDQ = IQ (Vs+|-Vs|),PD OUT= Vs 2/4RL,代入上式得: PD = IQ (Vs+|-Vs|)+ Vs 2/4 RL =37mA(36V)+182V/4×4 =21.58≈21.6W 式中静态电流取 37mA。 散热器热阻 Rsa 计算:Rsa≤({Tj-TA}/over{ PD})-(Rjc+Rcs) 为留有余量,Tj 设 125℃,TA 设为 40℃,Rjc 取最大值(Rjc=2.6℃/W),Rcs 取 0.2℃/W,(PA02 直接安装在散热器上,中 间有导热油脂)。将上述数据代入公式得: Rsa≤[{125℃-40℃}\over{21.6W}]-(2.6℃/W+0.2℃/W)≤1.135℃/W HSO4 在自然对流时热阻为 0.95℃/W,可满足散热要求。
关于散热器选择
首先确定要散热的电子元器件,明确其工作参数,工作条件,尺寸大小,安装方式,选择散热器的底板大小比元器件安 装面略大一些即可,因为安装空间的限制,散热器主要依靠与空气对流来散热,超出与元器件接触面的散热器,其散热效果 随与元器件距离的增加而递减。对于单肋散热器,如果所需散热器的宽度在表中空缺,可选择两倍或三倍宽度的散热器截断 即可。
Rja≤(Tj-TA)/ PD 则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻 Rsa 为
Rsa≤[(Tj-TA)/over( PD)]-(Rjc+Rcs) 出于为设计留有余地的考虑,一般设 Tj 为 125℃。环境温度也要考虑较坏的情况,一般设 TA=40℃~ 60℃。Rjc 的大小与 管芯的尺寸封装结构有关,一般可以从器件的数据资料中找到。Rcs 的大小与安装技术及器件的封装有关。如果器件采用导 热油脂或导热垫后,再与散热器安装,其 Rcs 典型值为 0.1~0.2℃/W;若器件底面不绝缘,需要另外加云母片绝缘,则其 Rcs 可达 1℃/W。PD 为实际的最大损耗功率,可根据不同器件的工作条件计算而得。这样,Rsa 可以计算出来,根据计算的 Rsa 值可选合适的散热器了。
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