1、散熱器設計的目標及根本計算方法 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，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=(T1T2)/PT1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，單位時間內通

2、過單位水平截面積所傳遞的熱量。符號Korλ單位Wm-K，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：器件選型時應到達如下標準民用等級：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，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→

3、環(huán)境空氣a注：因Rthca較大，忽略不影響計算，故可省略。Rthja≈RthjcRthcsRthsa≈(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RthjcRthcsRthsa-PT環(huán)溫手冊推薦結溫注：注意單位統(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,

4、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RthsaT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、共用同一散熱器見以下列圖分析對于散熱器而言，總的傳熱功耗為：P總Pj1Pj2那么散熱器的溫升為：T散熱器Rthsa-Pj1Pj2每只管子的傳熱路徑中，熱阻引起的溫升為Tj1Rthjc1Rthcs1-Pj1Tj

5、2Rthjc2Rthcs2-Pj2熱路中，所有溫升之和加上環(huán)境溫度就是最大結溫，即Tjmax1Tj1T散熱器T環(huán)境Tjmax2Tj2T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：Tjmax1Rthjc1Rthcs1-Pj1Rthsa-Pj1Pj2T環(huán)境J2的最大結溫：Tjmax2Rthjc2Rthcs2-P

6、j2Rthsa-Pj1Pj2T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藏，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)