(完整版)散热器设计的基本计算

散热器设计的基本计算一、概念热路电路热耗P（热路电路热耗P（W）温差△T=T1－T2（℃）热阻Rth=△T/P（℃/W）电流VabI（A）电压Vab=Va－Vb（V）电阻R=Vab/I（Ω）热阻串联R =R ＋Rth th1th2＋…电阻串联R=R＋R＋…12热阻并联1/Rth=1/Rth1＋1/R ＋…th2电阻并联1/R=1/R＋1/R＋…122在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。符号——Rth 单位——℃/W。稳态热传递的热阻计算: Rth=(T1－T2)/PT1——热源温度（无其他热源）T2——导热系统端点温度（℃)热路中材料热阻的计算: L——材料厚度（m)S——传热接触面积（m2)31℃/m传递的热量。常用材料导热率（20℃取上限值）W／m-K符号——Korλ 单位——W／常用材料导热率（20℃取上限值）W／m-K银429橡胶Rubber0.26纯铜401灌封硅胶TCS-2600.577紫铜T1～T4397氧化铝陶瓷片佳日丰泰30黄铜30％Zn109绝缘布矽胶片佳日丰泰1.6纯铝237导热石墨片佳日丰泰16垂直铝合金10702261900平面铝合金1050209硅胶垫佳日丰泰5.0铝合金6063201矽胶套帽佳日丰泰1.0铝合金6061160相变基膜佳日丰泰1.4铝合金7075130矽硅膜鑫鑫顺源0.9铁80导热膏KDS-20.84不锈钢17空气0.04二、热设计的目标1推荐：器件选型时应达到如下标准

）jmaxjc绝缘垫saT T jmax jmaxT T jmax jmax以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值器件、内部环境、外壳：△T≤60℃210％525℃10℃，1/2。三、计算1、TO220封装＋散热器结温计算热路分析热传递通道：管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a注：因Rthca较大，忽略不影响计算，故可省略。ja jc cs Rth≈Rth＋Rth＋Rth≈(T －ja jc cs 结温 环温条件Rthjc——器件手册查询Rthcs——材料热阻：Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）Rthsa——散热器热阻曲线图查询T结温——器件手册查询（待计算数值）T环温——任务指标中的工作环境要求P——电路设计计算计算T结温＝（h＋h＋·PT环温＜手册推荐结温注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。散热器热阻计算（参见上图）散热器的热阻一般可在由厂家提供的热阻曲线上标出，也可通过测试得出。测试在被测散热器上安装一发热器or）S，测量进、出风温度，通过计算，得出该条件下的Rthsa。设定一组风速，得出的不同Rthsa值，绘制出该散热器的热阻曲线，不同长度的散热器，可得到不同的曲线。条件T进风——进口温度T出风——相同风速下的出口温度P——电路设计计算的，发热器（or组）件的功耗计算Rthsa＝（T出风－T进风）／PJ1J2注：亦可根据已有条件，如管芯的△TJ1J22、共用同一散热器（见右图）分析对于散热器而言，总的传热功耗为：P总＝Pj1＋Pj2那么散热器的温升为：Psa△T ＝h Psa散热器

j1＋Pj2）每只管子的传热路径中，热阻引起的温升为：cs1 jc2 △T1＝（h＋h ·P1 △T2＝（h ＋h cs1 jc2 T T T T T T T ＝△＋△ ＋ ＝△T T T T T T T jmax1 j1 散热器 环境 jmax2 j2 散热器 环境条件Pj1——电路设计计算Pj2——电路设计计算——器件手册查询jc1——器件手册查询jc2cs1 th Rth ——材料热阻：R =L ／（K ·S cs1 th 绝缘垫 绝缘垫厚度 绝缘垫 绝缘垫接触的面积cs2 th Rth ——材料热阻：R =L ／（K ·S cs2 th 绝缘垫 绝缘垫厚度 绝缘垫 绝缘垫接触的面积saRth ——散热器热阻曲线图查询saT ——任务指标中的工作环境要求环境计算J1 T Rth Rth P Rth P P 的最大结温： ＝（ ＋ ·＋ （＋J1 T Rth Rth P Rth P P jmax1 jc1 cs1 j1 sa j1 j2 环境J2 T Rth Rth P Rth P P 的最大结温： ＝（ ＋ ·＋ （＋J2 T Rth Rth P Rth P P jmax2 jc2 cs2 j2 sa j1 j2 环境判定结温温升限值是否符合；注意计算时单位要统一。四、经验1、热路的分析和计算，由于影响因素较为复杂，可以忽略一些影响小的参数，来简化计算，但一定要注意影响趋势的方向，是有利于传热的，可以作为设计余量储备，由于影响小，所以不会影响经济性。2、还是因为影响因素复杂，理论计算是设计指导，结果一定以试验结论判定，埋点测温是最有效的验证方式。3、电源的热设计是和电路设计密不可分的，实际情况往往因为空间问题，把散热设计到最大化，也就刚刚满足需求，而热路的设计只能截止到外壳，外壳（或散热器）的温度怎么办？这就需要电路设计来降低功耗，甚至和客户讨论如何给电源散热，