1、散熱器的選型與計算以7805為例說明問題.設 I=350mA,Vin=12V,則耗散功率 Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封裝的熱阻8 JA=54C/W，溫升是132,設室溫 25。0那么將會達到7805的熱保護點150,7805會斷開輸出. 正確的設計方法是：首先確定最高的環(huán)境溫度，比如60。，查出7805的最高結溫 TJMAX=125。，那么允許的溫升是65。.要求的熱阻是 65。/2.45W=26c/W.再查7805的熱阻，TO-220封裝的熱阻8 JA=54C/W,均高于要求值，都不能使用，所以都必須加散熱片，資 料里講到加散熱片的時候，應該加上4C/W

2、的殼到散熱片的熱阻. 計算散熱片應該具有的熱阻也很簡單，與電阻的并聯一樣，即 54/x=26,x=50 C/W.其實這個值非常大，只要是個散熱片即可滿 足.散熱器的計算：總熱阻 RQj-a=(Tjmax-Ta)/PdTjmax :芯組最大結溫150。Ta ： 環(huán)境溫度 85。Pd ： 芯組最大功耗Pd=輸入功率-輸出功率=24x0.75+(-24) x (-0.25)1-9.8 X0.25 x2=5.5 c /W總熱阻由兩部分構成，其一是管芯到環(huán)境的熱阻RQj-a,其中包括結 殼熱阻RQj-C和管殼到環(huán)境的熱阻RQC-a.其二是散熱器熱阻RQd- a,兩者并聯構成總熱阻.管芯到環(huán)境的熱阻經查手

3、冊知RQj-C=1.0 RQC-a=36那么散熱器熱阻RQd-a應6.4.散熱器熱阻 RQd-a=(10/kd)1/2+650/AC 其中 k:導熱率 鋁為 2.08 d：散熱器厚度cm A:散熱器面積cm2 C:修正因子取1 按現有散熱器考慮，d=1.0 A=17.6x7+17.6 x13 算得散熱器熱阻RQd-a=4.1 C /W,散熱器選擇及散熱計算目前的電子產品主要采 用貼片式封裝器件，但大功率器件及一些功率模塊仍然有不少用穿孔 式封裝，這主要是可方便地安裝在散熱器上，便于散熱。進行大功率 器件及功率模塊的散熱計算，其目的是在確定的散熱條件下選擇合適 的散熱器，以保證器件或模塊安全、可

4、靠地工 作。散熱計算任何器件在工作時都有一定的損耗，大部分的損耗變成熱量。小 功率器件損耗小，無需散熱裝置。而大功率器件損耗大，若不采取散 熱措施，則管芯的溫度可達到或超過允許的結溫，器件將受到損壞。因此必須加散熱裝置，最常用的就是將功率器件安裝在散熱器上，利 用散熱器將熱量散到周圍空間，必要時再加上散熱風扇，以一定的風 速加強冷卻散熱。在某些大型設備的功率器件上還采用流動冷水冷卻 板，它有更好的散熱效果。散熱計算就是在一定的工作條件下，通過 計算來確定合適的散熱措施及散熱器。功率器件安裝在散熱器上。它 的主要熱流方向是由管芯傳到器件的底部，經散熱器將熱量散到周圍 空間。若沒有風扇以一定風速冷

5、卻，這稱為自然冷卻或自然對流散 熱。熱量在傳遞過程有一定熱阻。由器件管芯傳到器件底部的熱阻為 RJC，器件底部與散熱器之間的熱阻為RCS，散熱器將熱量散到周圍 空間的熱阻為RSA，總的熱阻RJA=RJC+RCS+RS。A若器件的最大 功率損耗為PD，并已知器件允許的結溫為TJ、環(huán)境溫度為TA，可 以按下式求出允許的總熱阻RJA。RJAw (TJ-TA)/PD則計算最大允許的散熱器到環(huán)境溫度的熱阻RSA為RSAw (T_J-T_AoverP_D)-(RJC+RCS)出于為設計留有余地的考慮，一般設TJ為125。環(huán)境溫度也要考 慮較壞的情況，一般設TA=40r60o RJC的大小與管芯的尺寸封裝

6、結構有關，一般可以從器件的數據資料中找到。RCS的大小與安裝技 術及器件的封裝有關。如果器件采用導熱油脂或導熱墊后，再與散熱 器安裝，其RCS典型值為0.10.2 C /W;若器件底面不絕緣，需要 另外加云母片絕緣，則其RCS可達1C/W。PD為實際的最大損耗功 率，可根據不同器件的工作條件計算而得。這樣，RSA可以計算出 來，根據計算的RSA值可選合適的散熱器了。散熱器簡介小型散熱器（或稱散熱片）由鋁合金板料經沖壓工藝及表面 處理制成，而大型散熱器由鋁合金擠壓形成型材，再經機械加工及表 面處理制成。它們有各種形狀及尺寸供不同器件安裝及不同功耗的器 件選用。散熱器一般是標準件，也可提供型材，由

7、用戶根據要求切割 成一定長度而制成非標準的散熱器。散熱器的表面處理有電泳涂漆或 黑色氧極化處理，其目的是提高散熱效率及絕緣性能。在自然冷卻 下可提高10-15%，在通風冷卻下可提高3%，電泳涂漆可耐壓 500800V。散熱器廠家對不同型號的散熱器給出熱阻值或給出有關曲線，并 且給出在不同散熱條件下的不同熱阻值。計算實例一功率運算放大器PA02（APEX公司產品）作低頻功放，其電 路如圖1所示。器件為8引腳TO-3金屬外殼封裝。器件工作條件 如下：工作電壓VS為18V;負載阻抗RL為4，工作頻率直流條件 下可到5kHz，環(huán)境溫度設為40C，采用自然冷卻。查PA02器件資料可知：靜態(tài)電流IQ典型值

8、為27mA，最大值 為40mA ；器件的RJC （從管芯到外殼）典型值為2.4 C/W，最大 值為 2.6 /W。器件的功耗為PD：PD=PDQ+PDOUT式中PDQ為器件內部電路的功耗，PDOUT為輸出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|), PDOUT=V2_S/4RL，代入上式 PD=IQ(VS+|-VS|)+V2_S/4RL=37mA(36V)+18V2/44=21.6W 式中靜態(tài) 電流取37mA。散熱器熱阻RSA計算:RSA w (T_J- T_AoverP_D)-(R_JC+R_CS)為留有余量，TJ設125，TA設為40。& RJC取最大值 (RJC=2.6 C /W)，R

9、CS 取 0.2 /W，(PA02 直接安裝在散熱器 上，中間有導熱油脂)。將上述數據代入公式得RSAw125 C -40 C over21.6W-(2.6 C/W+0.2C/W) W1.135 C /WHSO4在自然對流時熱阻為0.95 C/W，可滿足散熱要求。注意事項1-在計算中不能取器件數據資料中的最大功耗值，而要根據實際 條件來計算；數據資料中的最大結溫一般為150C，在設計中留有余 地取125C，環(huán)境溫度也不能取25C(要考慮夏天及機箱的實際溫 度)。2.散熱器的安裝要考慮利于散熱的方向，并且要在機箱或機殼上 相應的位置開散熱孔(使冷空氣從底部進入，熱空氣從頂部散出)。3-若器件的外

10、殼為一電極，則安裝面不絕緣（與內部電路不絕緣）。安裝時必須采用云母墊片來絕緣，以防止短路。器件的引腳要穿過散熱器，在散熱器上要鉆孔。為防止引腳 與孔壁相碰，應套上聚四氟乙稀套管。另外，不同型號的散熱器在不同散熱條件下有不同熱阻，可供 設計時參改，即在實際應用中可參照這些散熱器的熱阻來計算，并可 采用相似的結構形狀（截面積、周長）的型材組成的散熱器來代 用。在上述計算中，有些參數是設定的，與實際值可能有出入，代 用的型號尺寸也不完全相同，所以在批量生產時應作模擬試驗來證實 散熱器選擇是否合適，必要時做一些修正（如型材的長度尺寸或改 變型材的型號等）后才能作批量生產。散熱器選型，散熱面積理論計算及

11、風扇選擇。（2010-11-23 23:51:57）轉載標簽：雜談散熱器選擇的計算方法一，各熱參數定義：Rja 總熱阻，C /W；Rjc 器件的內熱阻，C /W；Rcs器件與散熱器界面間的界面熱阻，C /W；Rsa散熱器熱阻，C /W；Tj 發(fā)熱源器件內結溫度，C；Tc發(fā)熱源器件表面殼溫度，C；Ts散熱器溫度，C；Ta環(huán)境溫度，C；Pc器件使用功率，W； Tsa 散熱器溫升，C；二，散熱器選擇：Rsa = (Tj-Ta) /Pc - Rjc -Rcs式中：Rsa (散熱器熱阻)是選擇散熱器的主要依據。Tj和Rjc是發(fā)熱源器件提供的參數，Pc是設計要求的參數，Rcs可從熱設計專業(yè)書籍中查表，或采

12、用Rcs=截面接觸材料厚度/(接觸面積X接觸材料導熱系數)。計算總熱阻 Rja： Rja= (Tjmax-Ta) / Pc計算散熱器熱阻Rsa或溫升 Tsa： Rsa = Rja -Rtj Rtc Tsa =RsaxPc確定散熱器按照散熱器的工作條件(自然冷卻或強迫風冷)，根據Rsa或ATsa和Pc選擇散熱器，查所選散熱器的散熱曲線（Rsa 曲線或 Tsa線），曲線上查出的值小于計算值時，就找到了合適的熱阻散 熱器及其對應的風速，根據風速流經散熱器截面核算流量及根據散熱 器流阻曲線上風速對應的阻力壓降，選擇滿足流量和壓力工作點的風 扇。自然對流口 IM/S風速俘200散熱器熱阻曲線300400

13、氏度L ( mm )I，6M/S三，散熱器尺寸設計：對于散熱器，當無法找到熱阻曲線或溫升曲線時，可以按以下方法確定:按上述公式求出散熱器溫升 Tsa，然后計算散熱器的綜合換熱系數a：a=7.2 ip1 2寸 3 VV （Tf-Ta） /20式中：寸1 描寫散熱器L/b對a的影響，（L為散熱器的長度，b為兩肋片的間距）；寸2描寫散熱器h/b對a的影響，（h為散熱器肋片的高度）；寸3描寫散熱器寬度尺寸W增加時對a的影響；VV （Tf-Ta） /20描寫散熱器表面最高溫度對周圍環(huán)境的溫升對a的影響；以上參數可以查表得到。計算兩肋片間的表面所散的功率q0q0 =aX TfaX（ 2h+b）X L根據單

14、面帶肋或雙面帶肋散熱器的肋片數n,計算散熱功率Pcz單面肋片：Pcz = nq0雙面肋片：Pc= 2nq0（單面肋，簡單的說，就是一邊帶肋，一邊是一個平面。利于在特定場合下的裝配，例如在電源模塊上。）若Pcz Pc時則能滿足要求。四，估算散熱器表面積:由Q=HA ( T1-T2)結合修正系數推得：S = 0.86W/( T*a)(平方米)式中 T散熱器溫度與周圍環(huán)境溫度(Ta)之差(C)； a( h) 換熱系數，是由空氣的物理性質及空氣流速決定的a的值可以表示為：a = Nu* 入/L式中入熱電導率由空氣的物理性質決定；L散熱器高度；Nu空氣流速系數。Nu值由下式決定Nu = 0.664* (

15、V/V1)”(1/2) * Pr (1/3)式中V動黏性系數，是空氣的物理性質；V1散熱器表面的 空氣流速；Pr參數(見下表)。溫度t/ C動黏性系數熱電導率Pr0.1380.02070.72200.156400.175600.196800.2171000.2301200.2620.02210.710.02340.71 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 0.02470.710.02600.700.02720.700.02850.70五，計算阻力壓降：計算流經散熱器阻力壓降：在算出換熱系數h(a )之后，根據預選的散熱器表面的空氣流速V,計算流經

16、散熱器的空氣阻力壓降：P二f* (L/D)*(1/2)*( pV2)式中：AP 沿程壓力損失，Pa；空氣平均流速，m/s；沿程阻力系數；P空氣密度，kg/m3；L 沿程長度，m；D 當量直徑，mo（ D=4散熱器截面面積/截 面周長）。六，計算流量：計算流經散熱器流量Q二AV式中Q 流量A-風量流經散熱器截面積V-風量流經散熱器風速七，風扇選擇：根據計算獲得的。和 P,選擇風扇PQ曲線內包含。與 P點即 可。|、|、|三條曲線分別代表不同系統的特性曲線。系統特性曲線與風扇的特性曲線的交點就是該風扇的工作點，推薦系統工作在C點， 低阻力工作點。芯片散熱的熱傳導計算技術分類：微處理器與DSP消費電

17、子設計| 2006-12-04來源:電子產品世界I作者：3M中國有限公司北京技術中心方科式中：Z為導熱材料的熱阻抗，A為傳熱面積。芯片的工作溫度T2為：T2 =T1+PxR(6)式中：T1為空氣溫度；P為芯片的發(fā)熱功率；R為 熱傳導過程的總熱阻。芯片的熱阻和功率可以從芯片和散熱器的技 術規(guī)格中獲得，散熱器的熱阻可以從散熱器的技術規(guī)格中得到，從 而可以計算出芯片的工作溫度T2。實例下面通過一個實例來計算芯片的工作溫度。芯片的熱 阻為1.75 C/W，功率為5W，最高工作溫度為90c，散熱器熱阻為 1.5C /W，導熱材料的熱阻抗Z為5.8 Ccm2/W，導熱材料的傳熱 面積為5cm2，周圍環(huán)境溫度為50C。導熱材料理論熱阻R4為：R4= Z/A = 5.8 ( C - cm2/W)/5(cm2)=1.16 C/W (7)由于導熱材料同芯片和散熱器之間不可能達到10。 的結合，會存在一些空氣間隙，因此導熱材料的