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)，熱路中任何兩點之間的溫度差,，都等于器件的功率乘以這兩點之間的熱阻,，就像電路中的歐姆定律，與電路等效關系如下,。

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,形成對熱路中兩點間指標性的評價,。

符號——Rth 單位——℃/W。

•穩(wěn)態(tài)熱傳遞的熱阻計算: Rth= (T1－T2)/P

T1——熱源溫度（無其他熱源）（℃)

T2——導熱系統(tǒng)端點溫度 （℃)

•熱路中材料熱阻的計算: Rth=L/(K•S)

L——材料厚度 （m)

S——傳熱接觸面積 （m2)

3,、導熱率：是指當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。

二,、熱設計的目標

1,、 確保任何元器件不超過其最大工作結溫（Tjmax）

•推薦：器件選型時應達到如下標準民用等級：Tjmax≤150℃ 工業(yè)等級：Tjmax≤135℃

•軍品等級：Tjmax≤125℃ 航天等級：Tjmax≤105℃

•以電路設計提供的，來自于器件手冊的參數(shù)為設計目標

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,、計算

1,、 TO220封裝＋散熱器

•結溫計算

•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,，忽略不影響計算，故可省略,。

Rthja≈Rthjc＋Rthcs＋Rthsa≈(T結溫－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結溫——器件手冊查詢（待計算數(shù)值）

T環(huán)溫——任務指標中的工作環(huán)境要求

P ——電路設計計算

•計算

T結溫＝（Rthjc＋Rthcs＋Rthsa）•P＋T環(huán)溫＜手冊推薦結溫

•注：注選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 意單位統(tǒng)一,；判定結溫溫升限值是否符合。

•散熱器熱阻計算（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,固定一個風速（M/S），測量進,、出風溫度,，通過計算，得出該條件下的Rthsa,。設定一組風速,，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進風——進口溫度

T出風——相同風速下的出口溫度

P——電路設計計算的,，發(fā)熱器（or組）件的功耗

•計算Rthsa＝（T出風－T進風）／P

• 注：亦可根據(jù)已有條件,，如管芯的△T和功耗，計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＋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——電路設計計算

Pj2——電路設計計算

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——任務指標中的工作環(huán)境要求

•計算

J1的最大結溫：Tjmax1＝（Rthjc1＋Rthcs1）•Pj1＋Rthsa•（Pj1＋Pj2）＋T環(huán)境

J2的最大結溫：Tjmax2＝（Rthjc2＋Rthcs2）•Pj2＋Rthsa•（Pj1＋Pj2）＋T環(huán)境

•注： 判定計算出的最大結溫,，是否小于手冊推薦結溫；判定結溫溫升限值是否符合,；注意計算時單位要統(tǒng)一,。

•經(jīng)驗

1、熱路的分析和計算,，由于影響因素較為復雜,，可以忽略一些影響小的參數(shù)，來簡化計算,，但一定要注意影響趨勢的方向,，是有利于傳熱的，可以作為設計余量儲備，由于影響小,，所以不會影響經(jīng)濟性,。

2、還是因為影響因素復雜,，理論計算是設計指導,，結果一定以試驗結論判定，埋點測溫是最有效的驗證方式,。

3,、電源的熱設計是和電路設計密不可分的,，實際情況往往因為空間問題,，把散熱設計到最大化，也就剛剛滿足需求,，郭鵬學暖通而熱路的設計只能截止到外殼,，外殼（或散熱器）的溫度怎么辦？這就需要電路設計來降低功耗,，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算數(shù)據(jù)。

4,、關于余量問題,，建議只要滿足結溫和溫升限制，即可保證產(chǎn)品工作的可靠性,。

5,、熱設計的裝配工藝應符合相應的工藝規(guī)范，首先確保裝配的難度不大,，其次考慮裝配的步驟減少,，即適應批量的流水裝配作業(yè)。

>散熱器設計的基本計算（含公式哦）