一、概念

1,、熱路：由熱源出發(fā)，向外傳播熱量的路徑,。在每個(gè)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(duì)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(duì)熱路中兩點(diǎn)間指標(biāo)性的評(píng)價(jià),。符號(hào)——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(shí),，單位時(shí)間內(nèi)通過單位水平截面積所傳遞的熱量。符號(hào)——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(shí)應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)民用等級(jí)：Tjmax≤150℃ 工業(yè)等級(jí)：Tjmax≤1選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 35℃軍品等級(jí)：Tjmax≤125℃ 航天等級(jí)：Tjmax≤105℃以電路設(shè)計(jì)提供的，來自于器件手冊(cè)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(shí)，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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試得出。·測(cè)試在被測(cè)散熱器上安裝一發(fā)熱器（or組）件,固定一個(gè)風(fēng)速（M/S）,，測(cè)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(duì)于散熱器而言,，總的傳熱功耗為：P總＝Pj1＋Pj2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(cè)查詢Rthjc2——器件手冊(cè)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(cè)推薦結(jié)溫；判定結(jié)溫溫升限值是否符合,；注意計(jì)算時(shí)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(jiǎn)化計(jì)算,，但一定要注意影響趨勢(shì)的方向,，是有利于傳熱的，可以作為設(shè)計(jì)余量?jī)?chǔ)備,，由于影響小,，所以不會(huì)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(cè)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,，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),。

>暖通工程之散熱器設(shè)計(jì)及計(jì)算方法