一、7805(TO-220封裝)為例設(shè)計(jì)散熱器
設(shè) 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 θJA=54℃/W，溫升是 132℃，設(shè)室溫 25℃，那么將會(huì)達(dá)到 7805 的熱保護(hù)點(diǎn) 150℃，7805 會(huì)斷開(kāi)輸出。
二、正確設(shè)計(jì)方法
首先確定最高的環(huán)境溫度，比如 60℃，查出民品 7805 的最高結(jié)溫Tj(max)=125℃，那么允許的溫升是 65℃。要求的熱阻是 65℃/2.45W=26℃/W。
再查 7805 的熱阻，TO-220 封裝的熱阻 θJA=54℃/W，TO-3 封裝（也就是大家說(shuō)的“鐵殼”）的熱阻 θJA=39℃/W，均高于要求值，都不能使用（雖然達(dá)不到熱保護(hù)點(diǎn)，但是超指標(biāo)使用還是不對(duì)的）,所以不論那種封裝都必須加散熱片。資料里講到加散熱片的時(shí)候，應(yīng)該加上 4℃/W 的殼到散熱片的熱阻。
計(jì)算散熱片應(yīng)該具有的熱阻也很簡(jiǎn)單，與電阻的并聯(lián)一樣，即 54//x=26，x=50℃/W。其實(shí)這個(gè)值非常大，只要是個(gè)散熱片即可滿(mǎn)足。
三、散熱片尺寸設(shè)計(jì)
散熱片計(jì)算很麻煩的，而且是半經(jīng)驗(yàn)性的，或說(shuō)是人家的實(shí)測(cè)結(jié)果。
基本的計(jì)算方法是:
1.最大總熱阻 θja ＝ （ 器件芯的最高允許溫度 TJ － 最高環(huán)境溫度TA ） / 最大耗散功率
其中，對(duì)硅半導(dǎo)體，TJ 可高到 125℃，但一般不應(yīng)取那么高，溫度太高會(huì)降低可靠性和壽命。
最高環(huán)境溫度 TA 是使用中機(jī)箱內(nèi)的溫度，比氣溫會(huì)高。
最大耗散功率見(jiàn)器件手冊(cè)。
2.總熱阻 θja＝芯到殼的熱阻 θjc ＋殼到散熱片的 θcs ＋ 散熱片到環(huán)境的 θsa其中，θjc 在大功率器件的 DateSheet 中都有，例如 3---5θcs 對(duì) TO220 封裝，用 2 左右，對(duì) TO3 封裝，用 3 左右，加導(dǎo)熱硅脂后，該值會(huì)小一點(diǎn)，加云母絕緣后，該值會(huì)大一點(diǎn)。
散熱片到環(huán)境的熱阻 θsa 跟散熱片的材料、表面積、厚度都有關(guān)系，作為參考，給出一組數(shù)據(jù)例子。
a.對(duì)于厚 2mm 的鋁板，表面積（平方厘米）和熱阻（℃/W）的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：
中間的數(shù)據(jù)可以估計(jì)了。
b.對(duì)于 TO220，不加散熱片時(shí)，熱阻 θsa 約 60--70 ℃/W�？梢钥闯�，當(dāng)表面積夠大到一定程度后，一味的增大表面積，作用已經(jīng)不大了。據(jù)稱(chēng)，厚度從 2 mm 加到 4 mm 后，熱阻只降到 0.9 倍，而不是 0.5 倍。可見(jiàn)一味的加厚作用不大。表面黑化，θsa 會(huì)小一點(diǎn)，注意，表面積是指的鋁板二面的面積之和，但緊貼電路板的面積不應(yīng)該計(jì)入。對(duì)于型材做的散熱片，按表面積算出的 θsa 應(yīng)該打點(diǎn)折扣……
小結(jié)
說(shuō)到底，散熱片的計(jì)算沒(méi)有很?chē)?yán)格的方法，也不必要嚴(yán)格計(jì)算。實(shí)際中，是按理論做個(gè)估算，然后滿(mǎn)功率試試看，試驗(yàn)時(shí)間足夠長(zhǎng)后，根據(jù)器件表面溫度，再對(duì)散熱片做必要的更改。
國(guó)產(chǎn)散熱器廠家其實(shí)就是把鋁型材做出來(lái)，然后把表面弄黑。熱阻這種最基本的參數(shù)他們恐怕從來(lái)就沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)。 如果只考慮散熱功率芯片的輸入輸出電壓差 X 電流是芯片的功耗，這就是散熱片的散熱功率。
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
