功率器件散热计算
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在科学技术飞速发展的今天,离不开我们科研人员的辛勤付出,制造出如此多的电子产品,然而大家只关注这些产品的使用,只有研究人员会关注内部结构,这其中就要数功率器件了。最常用的散热方法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,以一定的风速加强散热。在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板,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。
某功率器件
热量在传递过程中有一定热阻。由器件管芯传到器件底部的热阻为Rjc,器件底部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+Rcs+Rsa。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。
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)/Pd-(Rjc+Rcs)
为设计考虑,一般设Tj为125℃。在较坏的环境温度情况下,一般设Ta=40℃~60℃。Rjc的大小与管芯的尺寸和封装结构有关,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℃/W~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。
技术的不断发展,也推动了功率器件的不断更新,这也需要我们年轻的科研人员更加努力,学好专业知识,这样才能赶得上社会的发展。