功率半导体风冷散热器的选配
出处:guowq 发布于:2009-08-19 17:15:55
功率半导体元件在工作时,自身必然要产生热损耗。但若发热量太大,且又来不及向周围媒质消散,元件就会因超过其正常工作的保证温度而失效。因此,选配合适的散热器,是元件可靠工作的重要条件之一。
1.概念
(1)元件工作结温Tj:即元件允许的工作温度极限。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=ΔT/Q
2.散热器的选配
设环境温度为Ta。散热器的配置目的,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Tj。用公式表示为
P (当然,热量的消散除对流传导外,还可辐射。在后面讨论)
而热阻又主要由三部分组成:
R=Rjc+Rcs+Rsa②
Rjc:结点至管壳的热阻;
Rcs:管壳至散热器的热阻;
Rsa:散热器至空气的热阻。
其中,Rjc与元件的工艺水平和结构有很大关系,由制造商给出。
Rcs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。
(参考值:我厂凸台元件的风冷安装,一般可考虑Rcs≈0.1Rjc)
Rsa是散热器选择的重要参数。它与材质、材料的形状和表面积、体积、以及空气流速等参量有关。
综合①和②,可得
Rsa<〔(Tj-Ta)/P〕-Rjc-Rcs③
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。
3.注意事项
上面的理论分析是一个普适原则,在实际设计中应留出足够余量。因为提供数据的准确性、由元件到散热器的安装状况、散热器表面的空气对流状态、热量的非稳态分布等,都是非理想化的因素,应预考虑。
另外,散热器表面向空气的热辐射,也是一种热耗散方式。在自冷设计中广泛应用的阳极氧化发黑和打毛处理工艺,即是增加热辐射的有效办法。但该办法明显不适用要求强迫风冷的以对流传导为主要方式的设计,因为散热器表面越光亮则热阻越低,这是要特别提示设计人员的。
版权与免责声明
凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
- Keysight - 是德科技联合 ETS Lindgren 推出创新 NB-NTN OTA 测试解决方案2024/4/25 15:59:02
- 三坐标测量仪使用步骤及注意事项2024/4/11 17:54:47
- 如何提高接地电阻2024/4/11 16:38:47
- 电流互感器的操作、类型和极性注意事项2024/4/2 17:11:19
- 如何识别变压器引线2024/3/29 17:13:57