一,、概念

1,、熱路：由熱源出發(fā)，向外傳播熱量的路徑,。在每個路徑上,，必定經(jīng)過一些不同的介質(zhì)，熱路中任何兩點(diǎn)之間的溫度差,，都等于器件的功率乘以這兩點(diǎn)之間的熱阻,，就像電路中的歐姆定律，與電路等效關(guān)系如下,。2,、熱阻：在熱路中,，各種介質(zhì)及接觸狀態(tài)，對熱量的傳遞表現(xiàn)出的不同阻礙作用——在熱路中產(chǎn)生溫度差,形成對熱路中兩點(diǎn)間指標(biāo)性的評價,。符號——Rth 單位——℃/W,。穩(wěn)態(tài)熱傳遞的熱阻計(jì)算: Rth= (T1－T2)/PT1——熱源溫度（無其他熱源）（℃)T2——導(dǎo)熱系統(tǒng)端點(diǎn)溫度 （℃)熱路中材料熱阻的計(jì)算: Rth=L/(K·S)L——材料厚度 （m)S——傳熱接觸面積 （m2)3、導(dǎo)熱率：是指當(dāng)溫度垂直向下梯度為1℃/m時,，單位時間內(nèi)通過單位水平截面積所傳遞的熱量,。符號——K or λ 單位—— W／m-K，二,、熱設(shè)計(jì)的目標(biāo)1,、 確保任何元器件不超過其最大工作結(jié)溫（Tjmax）推薦：器件選型時應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)民用等級：Tjmax≤150℃ 工業(yè)等級：Tjmax≤135℃軍品等級：Tjmax≤125℃ 航天等級：Tjmax≤105℃以電路設(shè)計(jì)提供的，來自于器件手冊的參數(shù)為設(shè)計(jì)目標(biāo)2,、 溫升限值器件,、內(nèi)部環(huán)境、外殼：△T≤60℃器件每升高2℃,，可靠性下降10％,；器件溫升為50℃時，壽命只有溫升25℃的1/6,，電解電容溫升超過10℃,，壽命下降1/2。三,、計(jì)算1,、 TO220封裝＋散熱器結(jié)溫計(jì)算熱路分析熱傳遞通道：管芯j→功率外殼c→散熱器s→環(huán)境空氣a注：因Rthca較大，忽略不影響計(jì)算,，故可省略,。Rthja≈Rthjc＋Rthcs＋Rthsa≈(T結(jié)溫－T環(huán)溫)/P條件Rthjc——器件手冊查詢Rthcs——材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊厚度／（K絕緣墊·S絕緣墊接觸c的面積）Rthsa——散熱器熱阻曲線圖查詢T結(jié)溫——器件手冊查詢（待計(jì)算數(shù)值）T環(huán)溫——任務(wù)指標(biāo)中的工作環(huán)境要求P ——電路設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算T結(jié)溫＝（Rthjc＋Rthcs＋Rthsa）·P＋T環(huán)溫＜手冊推薦結(jié)溫注：注意單位統(tǒng)一；判定結(jié)溫溫升限值是否符合,。散熱器熱阻計(jì)算（參見上圖）散熱器的熱阻一般可在由廠家提供的熱阻曲線上標(biāo)出,，也可通過測試得出。測試在被測散熱器上安裝一發(fā)熱器（or組）件,固定一個風(fēng)速（M/S）,，測量進(jìn),、出風(fēng)溫度，通過計(jì)算,，得出該條件下的Rthsa,。設(shè)定一組風(fēng)速，得出的不同Rthsa值,，繪制出該散熱器的熱阻曲線,，不同長度的散熱器，可得到不同的曲線,。條件T進(jìn)風(fēng)——進(jìn)口溫度T出風(fēng)——相同風(fēng)速下的出口溫度P——電路設(shè)計(jì)計(jì)算的,，發(fā)熱器（or組）件的功耗計(jì)算Rthsa＝（T出風(fēng)－T進(jìn)風(fēng)）／P注：亦可根據(jù)已有條件，如管芯的△T和功耗,，計(jì)算出所需散熱器的熱阻上限,，在熱阻曲線圖上選用足夠尺寸的散熱器。2,、共用同一散熱器（見下圖）分析對于散熱器而言,，總的傳熱功耗為：P總＝Pj1＋Pj選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 2那么散熱器的溫升為： △T散熱器＝Rthsa·（Pj1＋Pj2）每只管子的傳熱路徑中，熱阻引起的溫升為△Tj1＝（Rthjc1＋Rthcs1）·Pj1 △Tj2＝（Rthjc2＋Rthcs2）·Pj2熱路中,，所有溫升之和加上環(huán)境溫度就是最大結(jié)溫,，即Tjmax1＝△Tj1＋△T散熱器＋T環(huán)境 Tjmax2＝△Tj2＋△T散熱器＋T環(huán)境條件Pj1——電路設(shè)計(jì)計(jì)算Pj2——電路設(shè)計(jì)計(jì)算Rthjc1——器件手冊查詢Rthjc2——器件手冊查詢Rthcs1——材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊厚度／（K絕緣墊·S絕緣墊接觸c的面積）Rthcs2——材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊厚度／（K絕緣墊·S絕緣墊接觸c的面積）Rthsa——散熱器熱阻曲線圖查詢T環(huán)境——任務(wù)指標(biāo)中的工作環(huán)境要求計(jì)算J1的最大結(jié)溫：Tjmax1＝（Rthjc1＋Rthcs1）·Pj1＋Rthsa·（Pj1＋Pj2）＋T環(huán)境J2的最大結(jié)溫：Tjmax2＝（Rthjc2＋Rthcs2）·Pj2＋Rthsa·（Pj1＋Pj2）＋T環(huán)境注： 判定計(jì)算出的最大結(jié)溫，是否小于手冊推薦結(jié)溫,；判定結(jié)溫溫升限值是否符合,；注意計(jì)算時單位要統(tǒng)一。經(jīng)驗(yàn)1,、熱路的分析和計(jì)算,，由于影響因素較為復(fù)雜，可以忽略一些影響小的參數(shù),，來簡化計(jì)算,，但一定要注意影響趨勢的方向，是有利于傳熱的,，可以作為設(shè)計(jì)余量儲備,，由于影響小，所以不會影響經(jīng)濟(jì)性,。2,、還是因?yàn)橛绊懸蛩貜?fù)雜，理論計(jì)算是設(shè)計(jì)指導(dǎo),，結(jié)果一定以試驗(yàn)結(jié)論判定,，埋點(diǎn)測溫是最有效的驗(yàn)證方式。3,、電源的熱設(shè)計(jì)是和電路設(shè)計(jì)密不可分的,，實(shí)際情況往往因?yàn)榭臻g問題，把散熱設(shè)計(jì)到最大化,，也就剛剛滿足需求,，郭鵬學(xué)暖通而熱路的設(shè)計(jì)只能截止到外殼，外殼（或散熱器）的溫度怎么辦,？這就需要電路設(shè)計(jì)來降低功耗,，甚至和客戶討論如何給電源散熱，這就需要我們是否能提的出所有計(jì)算數(shù)據(jù),。4,、關(guān)于余量問題,，建議只要滿足結(jié)溫和溫升限制，即可保證產(chǎn)品工作的可靠性,。5,、熱設(shè)計(jì)的裝配工藝應(yīng)符合相應(yīng)的工藝規(guī)范，首先確保裝配的難度不大,，其次考慮裝配的步驟減少,，即適應(yīng)批量的流水裝配作業(yè)。

>散熱器設(shè)計(jì)的目標(biāo)及基本計(jì)算方法