电源模块的散热设计.doc

大功率电源模块的散热设计 摘 要：用传统的热设计理论及经验公式对电源模块内的四个50W大功率管进行了散热设计，应用热分析软件Icepak对理论计算进行了校核,并对方案进行了优化设计。 关键词：功率管散热；散热器；热分析软件；Icepak 1 引言 电源模块内有四个功率管（在同一平面上，分成两排），其两两间距为60mm，管径20mm，每一功率管的发热功率为50W。周围环境温度：+50。要求设计一150mm200mm的平板肋片式散热器。? 根据热设计基本理论，功率器件耗散的热量为：式中，t为功率管结温与周围环境温度之差，；RT为总热阻，/W。 其中，RTj为功率管的内热阻；RTp为器件壳体直接向周围环境的换热热阻；RTc为功率管与散热器安装面之间的接触热阻；RTf为散热器热阻。旨在尽量减小RTc和RTf，使系统热阻降低，保证功率管结点温度在允许值之内。?2 任务分析 功率管的温度控制，主要是控制功率管的结温。生产厂一般将器件的最高结温规定为90-150。可靠性研究表明，对于使用功率元件的电子设备长期通电使壳体温度超过100，将导致故障率大大增加。故要求功率管壳体温度，即散热器底板温度（先忽略安装时的接触热阻）应低于100。以下的计算中暂取100。 常用散热器主要有叉指型和型材两种。对于叉指散热器，叉指向上对散热较为有利；而型材散热器则要求底板竖直放置。设计中若采用叉指型散热器，则200mm150mm的底板占用水平空间较大，不利于PCB板的排放，故采用型材散热器。型材散热器按照肋片的形式可分为矩形肋、梯形肋、三角形类、凹抛物线肋等。其中，矩形肋的加工方法最为简单，应优先考虑。又考虑到性价比及加工工艺性，故采用铝合金作为散热器的材料。?3 散热器设计?3.1 底板的设计? 底板的设计包括底板厚度和底板长高尺寸设计。在底板材料确定的条件下，底板的厚度会影响其本身的热阻，从而影响散热器底板的温度分布和均匀性。查阅部分国家标准，取散热器底板厚度为6mm。根据经验公式，底板的高度取为150mm（150和200的较小者）时换热系数较大。?3.2 肋片厚度的设计? 无量纲数毕渥数（Biot）小于1 ，即Bi=h/21为肋片起增强散热的判据。实验证实，对于等截面矩形肋，应满足Bi0.25。为了使Bi数较小，肋片以薄为宜,但如果肋片厚度过小，将给加工增加困难，取平均肋片厚度1.5mm。3.3 肋间距的设计 当散热器尺寸一定时，减小肋片间距，则肋化系数增加，热阻降低；但由于流体的粘滞作用，肋间距过小将引起换热效果变差。取肋片间距为1.2cm。根据这一肋片间距，散热器上共可布置30片肋片(分布于两侧)。?3.4 肋片高度的设计 肋片及底板的散热可近似看作自由空间垂直平壁的自然对流换热。定性温度取散热器和环境温度的平均值75C，即：式中： Gr为葛拉晓夫数；? D为自然对流时的特征尺寸，D150mm0.15m； t为壁温与周围流体温度之间的温差，t100-5050；? 为体积膨胀系数，2.957510-81/K；? 为运动粘度，20.4310-6 m2/s；? g为重力加速度，g=9.87m2/s。? 代入数据得Gr1.167310-7，而普朗特数Pr0.7085，故PrGr8.2703105，在11041109之间，判断流态为层流。相应的对流换热系数计算公式为：式中，h、t、D的单位分别取W/（m2?K）、K、m。 代入数据，得h6.3666 W/（m2?K）。再由公式Qh At计算所需散热面积（暂时不考虑肋片效率）为0.62828m2。由此确定散热片肋高d66.476mm，考虑到肋片效率问题，取70mm。3.5 散热器的校核计算 由于上述计算过程均是在散热器底板温度为100C的假设下进行的，所以必须对散热器温度进行核算，以验证假设是否与实际相符。 由等截面矩形肋散热效率计算公式求得：=散热面积A0.66m2，求得tQ/(hA)51.2566。 肋片温度t等于环境温度与温升t之和，即t50+51.2566101.2566C。这表明，所设计的散热器在自然冷却的散热方式下，高于器件的温升要求，下面我们再借助Icepak对散热器的参数进行优化，并采用强迫风冷，以期得到更低的肋片温度。4 用Icepak软件进行优化设计? Icepak求解的一般过程如图1所示。? 根据前面的计算结果，我们在Icepak中建立模型，对上述自然对流计算结果进行校核。这里需注意 cabinet、wall及opening 三个基本模型元素的设定。? 例如，在求解一边界条件已知的封闭体的散热问题时，如插箱、机柜等，常需用walls来模拟实体边界。我们可以对wall定义厚度、温度、表面换热系数、热流密度等参数来模拟机柜外壳的物理特性。而如何设定上述参数，对于客观、科学的模拟现实问题、得出较准确的预测结果具有非常重要的意义。而cabinet是一个自动生成、不可删除、无厚度、无表面换热的求解物理边界，其他任何实体模型元素一般均不允许超出此边界。cabinet的大小直接影响系统所给出的瑞利数（自然对流）及雷诺数（强迫对流），从而直接影响着换热流体的流态。openings则明确定义了热源区域同外部环境的换热通道，它一般用来表示实体壁面上的开孔。这里无需设定CM（22walls, 我们在cabinet的六个面上依次创建了opening , 表示求解区域同外部环境之间的空气流通和热量交换的通道。 保持Icepak对求解参数的默认设置，求解过程约需40分钟。结果显示：功率管表面的最高温度为102C（迭代次数为140），与理论计算值相符。改变模型中的相关参数，对散热器进行了优化设计，结果表明：散热器底板厚度为6mm比较适合，另外，不宜为了增加肋片数目而过度减小肋片间距，最终取8.6mm。散热器热设计模型及风速云图如图2所示。? 尽管散热器的参数优化对温升控制略有改善，但仍不能满足功率管的可靠性要求，因此，考虑强迫风冷的散热方式。在上述计算模型的基础上，我们在垂直方向设定流体的流速为1.5m/s , 即在散热器底部送风，其它参数不变。我们注意到，此时系统给出的流态为紊流。在初始条件中作相应的调整后，最终求得的器件表面最高温度约为89C。并可用彩色模式显示出散热器底板截面温度图及横向风速云图。? 在求解过程中我们注意到：迭代的次数对最终结果有比较大的影响，因此如何恰当设定迭代的次数及残余误差值得进一步深入探讨。?5 结论? 对四个50W的大功率管进行了散热设计，最终采取空气强迫对流方式。散热器采用铝合金，用型材加工，表面作黑色阳极氧化处理，具体尺寸如下： 底板规格：150mm（高）200mm（长）6mm（厚）；? 肋片形式：矩形等截面肋；? 肋片厚度：1.5mm；? 肋片间距：8.6mm（共36片肋片）；? 肋片高度：70mm。? 在自然冷却的条件下，功率管的壳温约为102，对应的散热器热阻为0.26 /W ；在1.5m/s的风冷条件下，功率管的壳温约为89，散热器热阻则为0.20 /W, 满足设计要求。参考文献1 D.S.斯坦伯格. 电子设备冷却技术. 北京：航空工业出版社，19892 谢德仁. 电子设备热设计. 南京：东南大学出版社，19893 电子设备可靠性热设计手册. 北京：电子工业出版社，19894 邱成悌, 赵?殳, 蒋全兴. 电子设备结构设计原理.南京：东南大学出版社，20015 陈炳生. 电子可靠性工程. 北京：国防工业出版社，1987有个朋友曾问到78XX散热片怎么计算。我找不到那地方了，在这里说说看法，供参考。散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。基本的计算方法是: 1, 最大总热阻ja （ 器件芯的最高允许温度TJ 最高环境温度 TA ） / 最大耗散功率 对硅半导体，TJ可高到125，但一般不应取那么高，温度太高会降低可靠性和寿命 最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。 最大耗散功率见器件手册。 2. 总热阻ja芯到壳的热阻jc 壳到散热片的 cs 散热片到环境的 sa 其中，jc在大功率器件的DateSheet中都有，例如 3-5 cs 对TO220封装，用2左右，对TO3封装，用3左右，加导热硅脂后，该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。散热片到环境的热阻 sa跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为参考，给出一组数据例子。 对于厚2mm的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（/W）的对应关系是：500 2.0, 250 2.9, 100 4.0, 50 5.2, 25 6.5中间的数据可以估计了。 对于TO220，不加散热片时，热阻sa约60-70 /W。 可以看出，当表面积够大到一定程度后，一味的增大表面积，作用已经不大了。 据称，厚度从2 mm 加到 4 mm后，热阻只降到 0.9倍，而不是0.5倍。可见一味的加厚作用不大。 表面黑化，sa会小一点， 注意，表面积是指的铝板二面的面积之和，但紧贴电路板的面积不应该计入。对于型材做的散热片，按表面积算出的sa应该打点折扣 说到底，散热片的计算没有很严格的方法，也不必要严格计算。实际中，是按理论做个估算，然后满功率试试看，试验时间足够长后，根据器件表面温度，再对散热片做必要的更改。MOSFET 功率开关器件的散热计算摘要 : 文中介绍了以为代表的功率开关器件功率损耗的组成及其计算方法 , 给出了功率器件散热器的热阻计算方法和步骤 , 简要说明了在采用风冷散热时应遵循的一般准则。关键词 :; 功率开关 ; 热阻 ; 散热器0 引 言 随着电力电子功率器件向高功率密度方向的发展 , 元件单位体积内的热量也相应增加。在大功率高频通信电源等设备中功率开关器件的电能损耗尤其突出 , 这部分消耗功率会转变为热量使功率器件管芯发热、结温升高 , 如果不能及时、有效地将此热量释放 , 就会影响到器件的工作性能 , 从而降低系统工作的可靠性 , 甚至损坏器件。因此热设计已成为电力电子产品设计的关键一环。热设计的效果也直接关系到电力电子设备能否长期正常、稳定地工作。 在尽量通过优化设计等方式来减少功率开关发热量的同时 , 一般还需要通过散热器利用传导、对流、辐射的传热原理 , 将器件产生的热量快速释放到周围环境中去 , 以减少内部热累积 , 使元件工作温度降低。本文主要针对功率开关器件的散热进行了讨论。 进行功率器件及功率模块散热计算的目的 , 就是在确定的散热条件下选择合适的散热器 , 以保证器件或模块安全、可靠地工作。散热器的设计必须顾及使用环境条件 , 以及元件允许的工作温度等多种参数。但是对散热器的传热分析目前国内外都还研究得很不够 , 工程应用中的设计大多是凭经验选取 , 并作相应的核校计算。1 功率器件的功率损耗和散热器的耗散功率 1,2,4 电力电子设备中的功率器件在工作时其自身也会消耗一定的电能 , 把单位时间内功率器件所消耗的电能称作为器件的功率损耗。器件的功率消耗将导致其结温升高从而产生了散热冷却的要求 ; 而散热器在单位时间内所散发出的热能量叫耗散功率。 在设备正常稳定工作时 , 器件的功率损耗和散热器的耗散功率将达到平衡 , 器件的温度也不会继续升高 , 即系统达到了热平衡状态。 在系统的热设计中正是根据能达到热平衡状态时的功率参数来确定散热器应当具备的相关参数 , 因此在设计过程中一般先根据相关数据手册和实际电路工作参数来计算出功率器件的功率损耗 , 然后以此作为依据计算散热器相关参数。 而功率器件的功率损耗一般包括器件的通态损耗、开关损耗、断态漏电流损耗及驱动损耗几个部分。1.1 功率器件的通态损耗 功率器件在周期性的开通、关断过程中处于开通状态时的功率损耗。当开关器件输出占空比为 D 的电流脉冲时 , 其平均通态损耗可以表示为 :Pc =IDSUON 3 (1)式中 ,IDS为脉冲电流幅值 ;UON 为开关器件通态压降 ; 为输出波形占空比。 在实际应用中 , 生产厂家在开关器件数据手册中给出的多是器件的通态电阻而不是通态压降。因此通态 P 损耗往往由公式 (1) 变形为下面的公式计算得到。Pc =IDS2RDS (2)式中 ,IDS 为脉冲电流幅值 ;为输出电流波形占空比 ;RDS 为功率开关器件的通态电阻。1.2 功率器件的开关损耗 功率器件开关损耗包括了开通损耗和关断损耗。开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化。因此产生较大的损耗 , 而且开关损耗的大小在很多情况下占有了器件总的功率损耗的相当大比重 , 甚至是主要部分 , 尤其是当器件处于高频工作情形下。 功率器件的开关损耗与负载的特性有关 , 一般简化为感性负载和阻性负载两种情况来计算开关损耗。下面为硬开关条件下两种情形的开关损耗的计算公式 , 分别见式 (3) 和式 (4):式中 ,Us 为断态电压值 ;IM通态电流值 ;f 为开关频率值 ;tON为开通时间值 ;toff为关断时间值。1.3 功率器件的断态漏电流损耗 一般情况下 , 器件处于关断状态时的集电极 ( 漏极 ) 漏电流十分微小 , 可认为器件无损耗 , 但在断态电压 U 很高的情况下 , 则微小的漏电流 I 仍可能产生较为显著的断态功率损耗 Pco:Pco=IcoUs(1-) (5)式中 ,Ico 为功率器件断态漏电流 ;Us 为断态电压 ; 为功率器件输出电流波形占空比。1.4 功率器件的驱动损耗 功率器件在开关过程中消耗在驱动控制板上的功率以及在导通状态时维持一定的栅极电压、电流所消耗的功率称为开关器件的驱动损耗。一般情况下 , 这部分的功率损耗与器件的其他部分损耗相比可以忽略不计 , 但对于、等通态电流比较大的功率器件则需要特殊考虑。2 散热器的热阻设计 散热器热阻是进行散热器选择的唯一依据。在器件处于稳定工作时的发热率和其散热器散热率相等 , 系统处于热平衡稳定状态。此时可以利用与电路理论类似的热路模型来进行系统热量计算。此模型中认为从器件到散热器、散热器到周围空气等热路中都存在 热阻 , 热阻越小则表明传热能力越强。 实际应用中 , 在进行电力电子器件的热设计时 , 一般只需考虑其通态损耗和开关损耗即可。但对散热器的设计则需要按照器件可能的最大功率损耗来进行 , 以便留有足够的系统裕量 , 保证器件、设备的整体稳定性和安全性。当计算出器件的功率损耗后便可根据热平衡条件计算出所需要具备的散热器热阻 , 继而就可以根据散热器的材料、形状、表面状况、安装位置、冷却介质等合理设计和选择功率器件的散热器。 功率器件在恒定的平均功耗下运行时 , 系统达到热平衡稳定状态后 , 可以用稳态热阻概念进行热路计算。但在开机、负载突变、短路等情况下时则需要利用瞬态热路模型来进行计算。但器件在高频下工作时 , 由于温度属于大热惯性变量 , 所以一般也可以直接采用稳态热路进行计算即可。计算散热器的热阻可参考如下公式 : 式中 ,RR 为需要具备的散热器热阻 ;TCM 为功率器件所允许的最高管壳温度 ;Ta 为环境介质温度 , 应当选定最恶劣情况时的环境温度 , 比如炎热的夏季环温 ;Pd 为功率器件的功率损耗值。 实际上 , 功率器件向外部散发热量的 热路 为器件内部管芯传到器件管壳 , 通过管壳同时到散热器和环境介质 , 还有从散热器以对流与辐射两种传热方式将热量传递到环境介质中这样一个过程。由于从管壳到环境介质的热阻往往比管壳到散热器的接触热阻大得多 , 所以从管壳到环境介质的热阻可以忽略不计。记 Ta 为环境介质温度 ,Rjc 为器件结壳热阻 ( 内热阻 ),Rjc 为器件与散热器间的接触热阻 ( 界面热阻 ),Rsa 为散热器热阻 , 则在工程计算中可以将功率器件的散热总体热阻 R 表示为 :R=Rjc+Rcs+Rsa (7)设器件允许的最高运行结温为 Tj, 则根据热平衡条件可得到下面公式 :Tj=PdR+Ta=Pd(Rjc+Rcs+Rsa )+Ta (8) 于是 , 在确定 Rjc( 应通过加导热硅脂尽量减小其值 ) 和功率器件的功率损耗值 Pd 后 , 根据式 (8) 便可计算出散热器热阻 Rsa, 进而通过查相应的散热器数据手册就可以确定所需散热器的类型和参数。 虽然型材散热器已有了相应的国家标准 (742312287), 但其中的自然对流和强迫风冷条件下的热阻关系曲线均为实验数据整理所得 , 而在实际应用中影响散热器热阻的因素比较多 , 实验数据与实际应用有一定误差。如何综合考虑这些因素 , 使得在一定工作条件下散热器的热阻最小 , 也是工程设计中迫切需要解决的问题。因此 , 对散热器进行优化设计也就非常必要。散热器的优化问题属于有约束多变量优化问题 , 其目标函数是散热器与环境之间的热阻 , 设计变量是设计者可选择的参数 ( 肋高、肋长、肋厚、肋片数目、肋片形状、肋片材料等 ) 。3 强迫风冷散热设计 在较大功率的电力电子设备中 , 为了提高散热效果 , 保证系统稳定工作 , 提高功率器件使用寿命 , 往往对电力电子功率器件采用了强迫风冷技术。强迫风冷的散热效果远好于自然风冷 , 复杂性大大低于水冷和风冷 , 是通信设备电源适用的散热方式。采用强迫风冷还可以显著减小散热器体积 , 有利于设备小型化、轻量化的实现。在采用强迫风冷时 , 散热器的热阻将会显著减小。 强制风冷散热主要是对流换热。热学原理中对流换热过程满足牛顿冷却公式 :Q=AT6 (9) 式中 ,Q 为单位时间内散热器传到环境的热量 ;为对流换热系数 ;A 为散热器与空气接触面的面积 ;T 为散热器表面温度与外界空气温度的温差。通过比较公式 (6) 可知 , 散热器的散热效果可用热阻表示为 :式 (10) 说明对流换热系数散热器换热面积 A 越大 , 热阻越小 , 进而散热效果越好。降低热阻 , 提高对流换热的途径主要有 : 加大散热器尺寸或者增加散热片数量以加大散热面积 A; 采用更大尺寸或拥有更强风力的风机增大空气流速以增大 ; 引入紊流以增强局部对流来增大等。通常情况下 , 选用散热面积较大的型材散热器和风量较大的风机可以降低散热器到环境介质的热阻 , 但散热面积的增加和风机风量的提高均受装置体积、重量以及噪音指标等限制。随着电力电子器件的小型化和轻量化的发展趋势 , 在散热器和风机参数一定的条件下 , 通过合理的风道设计 , 在散热器表面流场引入紊流是改善散热的又一有效途径。 合理的风道设计一般要求引导风扇气流冲击散热器表面 , 适当的改变气流在散热器表面的流动方向以在散热器附近流场中形成大的扰动 , 从而形成广泛的紊流区 , 加强散热效果 , 如在散热器前端加入扰流片 6 等办法 ; 同时不应使气流压头损失过大 , 流速下降过多 , 以免降低散热效果。事实上这两方面往往存在矛盾 , 所以应综合权衡 , 尽量最优。4 结 语本文介绍了电力电子功率器件功率损耗的组成及其计算方法 , 给出了功率器件散热器的热阻设计方法和步骤 , 简要说明了在采用风冷散热时应遵循的一般准则 , 对电力电子功率器件应用设计具有一定的指导意义。混合式DC-DC电源转换器的散热设计 山姆.伍德 VPT工程部副总裁 斯蒂芬.巴特勒 VPT机械工程师 引言混合式DC-DC转换器，如VPT DV系列产品通常被定级在整个军事级温度范围-55到+125，只要功率耗散和温升被合理地设定，转换器就可以在这个温度范围内以全额功率运行。DC-DC电源转换器的效率永远低于100%，因此输入功率总有一定比例的浪费。这些被浪费的功率以热量的形式流失，同时会导致DC-DC转换器的温度上升而高于周围系统温度。在系统机械和散热设计时必须考虑DC-DC转换器的温升以保证转换器不会超过最大额定工作温度。混合式封装的特征混合式封装技术采用厚膜导体，裸露半导体压膜和高热导率材料实现高温运行。典型混合式封装示意图如图1所示。在它的基本结构中，裸露硅压膜被固定在一个陶瓷基片上，一般是（Alumina），这个基片则被固定在金属基材上，通常是钢铁或铁镍钴合金.功率在半导体压膜处耗散，这有可能是一个集成电路（IC），功率晶体管或者功率整流管。压膜具有一个最大的半导体结点工作温度，典型温度为150或175，如制造商所列出的。 混合结构中的半导体结温由下面公式确定： 是混合结构的管壳温度； 是结点到管壳的温升；是压膜处的功率耗散；是从结点到管壳的热阻。是所有中间热阻的总和，在这个器件中包括陶瓷基片，附属材料和管壳本身。 热阻的计算任何材料的热阻可以根据以下公式计算： 是垂直于热流方向的横截面面积，是热流传导的距离，是材料的热导率。举个例子，一个高，尺寸为的铝散热器，可以被用于一个侧边引线混合结构下，其热阻： 铝的热导率为。根据（2）式，通过这个铝方块的功率耗散的每一瓦都会产生0.028的温升。DC-DC转换器的应用 根据图1，显而易见，混合器件的散热路径全部通过包装的底部。工作温度会被明确说明而且必须在管壳的底层表面测量。盖子提供非常小的热量传递路径。任何在盖子上测量得到的温度都具有不精确的结果，任何加在盖子上的散热器都具有很小的影响。因此，系统散热设计必须考虑穿过包装底层的主散热路径。 由于内部结构的功耗和配件的热阻，管壳温度总是要稍稍高于散热器温度或环境温度。管壳温度不可以被假定与散热器温度或环境温度相等。这种错误的假定是产生许多系统散热问题的根源。合理的系统设计将会容许高的系统温度，甚至超过100，但主要的混合组件温度仍低于12。如果混合器件的管壳被保持低于+125，则内部半导体结温会处在安全级别内，一般在130和140之间，仍低于它们的最大额定值。如果减少混合器件的输出功率，那么可能出现的情况是最大可允许管壳温度会有所增加，而无须增加内部结温。细节问题请咨询制造商。尽管混合式DC-DC转换器可在高达+125的温度条件下工作，但是可靠性可以通过在较低管壳温度下运行转换器而得以提高。每个电子元件都有一个故障率，这个故障率从理论上来讲与它的工作温度有关。根据MIL-HDBK-217 的分布式计算，每降低混合组件的工作温度5会导致平均故障间隔时间增加10%20%。一般来说，系统设计要尽量降低热阻和最小化DC-DC转换器和系统环境之间的温升。合理的安装DV系列DC-DC转换器主要被用于那些传热的主要方式为传导的场合。热分析过程中常常忽视了任何的辐射或对流冷却。低功率或高效率混合组件通常是无散热器的安装形式并且依赖印刷电路板来散热。另一方面，较高功率混合组件一般要求一个连接到固定散热器的低的热阻，如系统底盘。铝是典型的用于散热器或热扩散器的材料，由于其具有高热导率，轻重量以及易于加工的特点。在混合器件和散热器的安装界面处可用耐热传导性的空隙填充物。这种空隙填充物一般是一个散热焊盘，散热润滑脂或黏合剂。它可以填充界面处的任何不规则空隙，并且降低交界面的的热阻。这些材料可从许多制造商处获得，同时获得多个参数：厚度，硬度，介质击穿，黏合，除气等等。为保证良好的热传导率，DC-DC转换器应牢固地安装在散热器上。我们推荐法兰盘封装，黏合剂或固定弓形夹的方式来达到最好的性能。一些空隙填充物材料要求有足够的安装压力以保持良好的散热性能。如果要求一个良好的散热界面，仅有与管脚的焊接连接通常是不够的。确定管壳温度混合器件的工作温度必须通过分析和测量来验证。对于设计目的而言，工作温度可以利用计算机化有限元分析方法或一个简单的热阻模型来计算。实际系统中，安装在混合器件底板上的热电耦，是一个验证的好方法但一般必须等到研发周期的晚期。在整个系统散热模型研制完成之前，初步的热阻计算，虽然是大致估计，但不失为研发周期早期的一个好的设计工具。 图2展示了一个直接固定在一个散热器上的侧边引线型的电源混合组件。图3展示了机械层以及对应的热阻模型，假定散热器是安装在一个环境温度已知的底盘上。混合器件的管壳温度的计算与公式（1）、公式（2）相似： 是已知的系统底盘的环境温度。 是混合器件的总功耗。它可由混合器件的输出功率和效率计算出。效率可以测量或在数据手册中读到。总热阻是从混合器件到环境的所有中间的热阻的总和，在这个器件中包括散热焊盘和散热器。散热焊盘的热阻可从制造商的数据手册中读到。散热器的热阻可从它的制造商处获得或者根据方程式(3)计算出。内部到混合器件耗散的功率可假设为沿着底盘均匀扩散，所以公式（3）中的面积应该是混合组件底盘的面积，而不是散热器的整个面积。如果散热器的形状是奇特或者非矩形的，那么它的热阻可通过分解成矩形块来近似估计，这些矩形块根据热流而级联。每块的热阻可分别计算出，最后求和得到总热阻。例如：环境温度是70；DFL2815S混合式DC-DC转换器输入电压28V；满载时30W；散热焊盘TP0-01的热阻0.06/W。铝散热器厚。根据公式（4）散热器的热阻是0.028/W，根据公式（5）DVPL的管壳温度为： 这种混合组件直接安装在散热器上的结构通常会使得运行时的管壳温度尽可能最低。通过在散热器内添加一个便于与管脚电气连接的出砂孔，这种结构同样适用于底部引线型封装。“DEADBUG”式安装 图4 展示了一个具有法兰盘的电源混合组件的“DEADBUG”式安装的例子。这是一种用于严重振荡环境下的普遍的安装结构。管脚的电气连接可通过离散布线或者一个灵活或坚硬的印刷电路板来实现。 在这个组件中，热量只通过法兰盘传递。最大温度假定是在混合器件的中心处，则从中心到法兰盘有一个附加的热阻和温升。对于这种结构，因为功率沿着底盘的表面耗散，所以利用有限元方法从封装的中心处到法兰盘可获得一个有效的热阻值，R-deadbug值，如图6所示。当与混合器件的总功耗共同作用时，这个有效热阻就会产生一个有效热点管壳温度。有效热阻值可从制造商处获得。VPT法兰盘封装的DVT