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散热器设计的基本计算、概念1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径在每个路径上，必定经过一些不同的介 质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就 像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下热路电路热耗P （ W）电流 Vabl (A)温差△ T=T1 — T2 (C)电压 Vab=Va— Vb ( V)热阻 Rth=^T/P (C / W)电阻 R=Mb/l ( Q)热阻串联 Rth=Rth1 + Rth2+…电阻串联R=R+ R2+…热阻并联 1/Rth=1/Rthi+ 1/Rth2+…电阻并联1/R=1/R1+ 1/R2+…2、 热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用一一 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——C /Wo? 稳态热传递的热阻计算：Rth= （Ti — T2）/PTi――热源温度（无其他热源） 「C ）T2――导热系统端点温度 （C ）? 热路中材料热阻的计算：Rth=L/（K • S）L――材料厚度 （m）s—传热接触面积 （m）3、 导热率：是指当温度垂直向下梯度为1C/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。

符号—— K or入 单位—— W/m-K，常用材料导热率（20 C取上限值）W / m-K银:1!1429橡胶Rubber0.26纯铜401灌封硅胶TCS-2600.577紫铜T1 〜T4 \:397氧化铝陶瓷片佳日丰泰30黄铜30% Zn |109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 . 1070 2261900平面铝合金1050209硅胶垫铝合金铝合金6063201矽胶套帽佳日丰泰i佳日丰泰5.01.0铝合金不锈钢606170751601308017相变基膜佳日丰泰1.4矽硅膜导热膏空气鑫鑫顺源KDS-2II ^aaa ■■■■■■■ ub ■ ■・■ ■■■ ■■ ■ ■ ■ ■0.90.840.04、热设计的目标1、 确保任何兀器件不超过其最大工作结温（Tjmax）? 推荐：器件选型时应达到如下标准民用等级 : TmaxW 150 °C 工业等级： TmaxW 135C军品等级 : TmaxW 125C 航天等级： TmaxW 105C? 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： △ TW 60 C器件每升高2 C,可靠性下降10%;器件温升为50C时，寿命只有温升25C的1/6 , 电解电容温升超过10C，寿命下降1/2。

二、计算1）结温计算? 热路分析热传递通道：管芯j f功率外壳cf散热器sf环境空气a注：因Rth:a较大，忽略不影响计算，故可省略Rthja ~ Rthjc + Rthcs + Rthsa~ （T 结温——T环温 ）/p? 条件Rthjc――器件手册查询Rthcs 材料热阻： Rh绝缘垫 =L 绝缘垫厚度 /（ K 绝缘垫• S绝缘垫接角虫c的面积）Rthsa散热器热阻曲线图查询T结温一一器件手册查询（待计算数值）T环温一一任务指标中的工作环境要求P ――电路设计计算? 计算T结温=（Rthjc + Rthcs+ Rthsa） • P+ T环温v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2）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组）件,固定一个风速（M/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 ）/ P? 注：亦可根据已有条件，如管芯的△ T和功耗，计算出所需散热器的热阻上限, 在热阻曲线图上选用足够尺寸的散热器。

2、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=Pl + P2那么散热器的温升为：△ T 散热器=Rthsa • ( Pl + P2)每只管子的传热路径中，热阻引起的温升为：△ Ti =( Rthci + Rthcsi) • Pi △ T2 =( Rthjc2 + Rthcs2)• P2热路中，所有温升之和加上环境温度就是最大结温，即：Tjmaxi = △ Ti +△ T 散热器 + T 环境 Tj max2 =△ Tj2 +△ T 散热器 + T 环境? 条件Pji ——电路设计计算Pj2 ——电路设计计算Rthjci――器件手册查询Rthjc2――器件手册查询Rthcsi 材料热阻： Rth 绝缘垫 =L 绝缘垫厚度 ／( K 绝缘垫• S绝缘垫接角虫c的面积)Rthcs2 材料热阻： Rth 绝缘垫 =L 绝缘垫厚度 ／( K 绝缘垫• S绝缘垫接角虫c的面积)Rthsa散热器热阻曲线图查询T 环境― ―任务指标中的工作环境要求? 计算J1 的最大结温：Tmaxi =( Rthj ci + Rthcsi) • P 1 + Rthsa • ( Rl + R 2)+ T 环境J2 的最大结温：Tj max2=( Rthj c2 + Rthcs2)• p2 + Rthsa • ( Ri + p2)+ T 环境? 注： 判定计算出的最大结温，是否小于手册推荐结温； 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，这就需要我们是否能提的出所有计算数据4、 关于余量问题，建议只要满足结温和温升限制，即可保证产品工作的可靠性5、 热设计的装配工艺应符合相应的工艺规范，首先确保装配的难度不大，其次考虑 装配的步骤减少，即适应批量的流水装配作业。