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功率器件的散热计算及散热器选择电子散热器 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。 热量在传递过程有一定热阻。由器件管芯传到器件底部的热阻为R JC,器件底部与散热器之间的热阻为R CS,散热器将热量散到周围空间的热阻为R SA,总的热阻R JA=R JC+R CS+R SA。若器件的****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R JA。 R JA≤(TJ-TA)/PD 则计算****允许的散热器到环境温度的热阻R SA为 R SA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(R JC+R CS) 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℃。R JC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。R CS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R CS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R CS可达1℃/W。PD为实际的****损耗功率,可根据不同器件的工作条件计算而得。这样,R SA可以计算出来,根据计算的R SA值可选合适的散热器了。 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。 散热器厂家对不同型号的散热器给出热阻值或给出有关曲线,并且给出在不同散热条件下的不同热阻值。 计算实例 一功率运算放大器PA02(APEX公司产品)作低频功放,其电路如图1所示。器件为8引脚TO-3金属外壳封装。器件工作条件如下:工作电压 VS为 18V;负载阻抗RL为4 ,工作频率直流条件下可到5kHz,环境温度设为40℃,采用自然冷却。 查PA02器件资料可知:静态电流IQ典型值为27mA,****值为40mA;器件的R JC(从管芯到外壳)典型值为2.4℃/W,****值为2.6℃/W。 器件的功耗为PD: PD=PDQ+PDOUT 式中PDQ为器件内部电路的功耗,PDOUT为输出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|), PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL =37mA(36V)+18V2/4 4 =21.6W 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。 散热器厂家对不同型号的散热器给出热阻值或给出有关曲线,并且给出在不同散热条件下的不同热阻值。 计算实例 一功率运算放大器PA02(APEX公司产品)作低频功放,其电路如图1所示。器件为8引脚TO-3金属外壳封装。器件工作条件如下:工作电压 VS为 18V;负载阻抗RL为4 ,工作频率直流条件下可到5kHz,环境温度设为40℃,采用自然冷却。 查PA02器件资料可知:静态电流IQ典型值为27mA,****值为40mA;器件的R JC(从管芯到外壳)典型值为2.4℃/W,****值为2.6℃/W。 器件的功耗为PD: PD=PDQ+PDOUT 式中PDQ为器件内部电路的功耗,PDOUT为输出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|), PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL =37mA(36V)+18V2/4 4 =21.6W |
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