工程師技術(shù)知識(shí)分享：開(kāi)關(guān)電源的幾種熱設(shè)計(jì)方法

當(dāng)前有一種新型的相變材料，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用采取代硅油作為傳熱介面，在65℃(相變溫度)時(shí)從固體變?yōu)榱黧w，從而確保界面的完全潤(rùn)濕，該材料的觸變特性避免其流到介面外。其傳熱效果與硅油相當(dāng)，但沒(méi)有硅油帶來(lái)的污垢，環(huán)境污染和難于操作等缺點(diǎn)。用于不需要電氣絕緣的場(chǎng)合。典型應(yīng)用包括CPU散熱片，功率轉(zhuǎn)換模塊或者其它任何簧片固定的硅油應(yīng)用場(chǎng)合，它可涂布在鋁質(zhì)基材的兩面，可單面附膠，雙面附膠或不附膠。

③絕緣墊熱阻抗θs

絕緣墊是用于半導(dǎo)體器件和散熱器之間的絕緣.絕緣墊的熱阻抗θs取決于絕緣材料的材質(zhì)、厚度、面積。下表中列出幾種常用半導(dǎo)體封裝形式的θs+θc

④散熱器熱阻抗θf(wàn)

散熱器熱阻抗θf(wàn)與散熱器的表面積、表面處理方式、散熱器表面空氣的風(fēng)速、散熱器與周?chē)臏囟炔钣嘘P(guān)。因此一般都會(huì)設(shè)法增強(qiáng)散熱器的散熱效果，主要的方法有增加散熱器的表面積、設(shè)計(jì)合理的散熱風(fēng)道、增強(qiáng)散熱器表面的風(fēng)速。散熱器的散熱面積設(shè)計(jì)值如下圖所示：

但如果過(guò)于追求散熱器的表面積而使散熱器的叉指過(guò)于密集則會(huì)影響到空氣的對(duì)流，熱空氣不易于流動(dòng)也會(huì)降低散熱效果。自然風(fēng)冷時(shí)散熱器的叉指間距應(yīng)適當(dāng)增大，選擇強(qiáng)制風(fēng)冷則可適當(dāng)減小叉指間距。

⑤散熱器表面積計(jì)算

S=0.86W/(ΔT*α)　(m2)

ΔT: 散熱器溫度與周?chē)h(huán)境溫度(Ta)的差(℃)

α： 熱傳導(dǎo)系數(shù)，是由空氣的物理性質(zhì)及空氣流速?zèng)Q定。α由下式?jīng)Q定。

α=Nu*λ/L ()

λ:熱電導(dǎo)率(Kcal/m2h)空氣物理性質(zhì)

L：散熱器高度(m)

Nu：空氣流速系數(shù)。由下式?jīng)Q定。

Nu=0.664*√[(vl)/v’]*3√pr

V：動(dòng)粘性系數(shù)(m2/sec)，空氣物理性質(zhì)。

V’:散熱器表面的空氣流速(m/sec)

Pr: 系數(shù)，見(jiàn)下表

2 散熱設(shè)計(jì)舉例

[例] 2SCS5197在電路中消耗的功率為Pdc=15W，工作環(huán)境溫度Ta=60℃，求在正常工作時(shí)散熱器的面積應(yīng)是多少?

解: 查2SCS5197的產(chǎn)品目錄得知：Pcmax=80W(Tc=25℃)，Tjmax=150℃且該功率管使用了