【经验】如何通过计算热阻选择合适的爱美达标准散热器?
爱美达有非常多的板级散热器标准品,这些标准品可以省去客户定制模具费用,为客户降低成本,那么如何选择爱美达这些散热器标准品呢?最主要的是要计算从安装表面到周围环境的热阻,下面是计算热阻的一些公式:
传热或功率耗散的基本公式如下:
其中:
PD=半导体器件耗散的功率(瓦)
ΔT=引起热量流动的驱动温差
ΣRθ=ΔT存在的热流路径的热阻总和
上述关系可以用下列形式表示:
其中:
TJ=结温,单位为℃(通常由半导体器件制造商规定最高温度)。
TC=半导体器件的外壳温度(℃)。
TS=与半导体器件热接触的散热器安装表面的温度,以℃为单位。
TA=环境空气温度,以℃为单位。
RθJC=从结点到半导体器件外壳的热阻,单位为℃/瓦(通常由半导体器件制造商规定)。
RθCS=通过半导体器件和其安装表面之间的界面的热阻,单位为℃ /瓦。
RθSA=从安装表面到周围环境的热阻或散热器的热阻,单位为℃ /瓦。
上面的方程式通常用于确定所需的散热器热阻(RθSA),因为已知或设定了散热量,最大结温和/或外壳温度以及环境温度。
图1显示了各种热流路径、温度和热阻的位置
图1各种热流路径、温度和热阻的位置
通常的做法是用串联的电阻网络表示,如图2所示。
图2 热阻网络
下面举两个例子来说明如何选择散热器:
Example A:
寻找一个节省空间的散热器,以使TO-220设备在自然对流条件下保持在最高150℃的结温以下。设备将通过螺钉安装在带有导电的界面。
已知:
PD=6W
RθJC=3℃/W
TJmax=150℃
TAmax=65℃
KonduxTM垫片是导电应用的理想选择。KonduxTM的热阻可以从下图确定。
图3 TO-220性能图
从图3中可知热阻RθCS=0.5℃/W
用上面的方程式解答RθSA
从选型索引中查找节省空间的散热片,有几个的热阻在10℃/W左右,选择最适合应用的一种,并从图中验证热阻。
例如编号593202B03500G(如图5所示),在6W的时候温度升高60℃。
图4 编号593202B03500G性能图
这个型号在自然对流中是完全满足要求的。
图5 593202B03500G相关参数
Example B
寻找一个散热器,以使TO-220设备在强制对流下以400英尺/分钟的速度保持在最高150°C的结温以下。设备必须电绝缘,并用省力的夹子安装。
已知:
PD=12W
RθJC=2.5℃/W
TJmax=140℃
TAmax=50℃
Hi-Flow®垫片非常适合夹子安装,并提供必要的电气绝缘。Hi-Flow®在低压下热阻为1.15°C / W,
使用上面方程式1,解答出RθSA
有许多种型号可以选择,如果考虑板上空间问题,533202B02551G比较符合要求
图6 53320X及53330X性能图
根据上图,气流为400 ft / min热阻为3℃ / W,低于要求3.85℃/ W的热阻,因此在这气流条件下是可以接受的。
如果需要考虑高度,则533702B02552G将满足要求,只有1.0英寸高
图7
图8
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