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散热器的参数定义及计算公式

2014-12-11 21:50:44      点击:
在电子电路设计当中,散热是始终需要面对的一个问题。成品的效率再高,散热不好,也算不上一件合格的产品。想要设计出良好的散热性,就要进行一系列的参数计算,并且熟悉工作条件、尺寸大小、安装方式等因素。本篇文章就将介绍一种散热器的参数计算方法,并给出较为详细的过程。


首先是硬件方面,选择散热器的底板大小比元器件安装面略大一些即可,因为安装空间的限制,散热器主要依靠与空气对流来散热,超出与元器件接触面的散热器,其散热效果随与元器件距离的增加而递减。对于单肋散热器,如果所需散热器的宽度在表中空缺,可选择两倍或三倍宽度的散热器截断即可。


关于散热器选择的计算方法


参数定义:


Rt─── 总内阻,℃/W;


Rtj─── 半导体器件内热阻,℃/W;


Rtc─── 半导体器件与散热器界面间的界面热阻,℃/W;


Rtf─── 散热器热阻,℃/W;


Tj─── 半导体器件结温,℃;


Tc─── 半导体器件壳温,℃;


Tf─── 散热器温度,℃;


Ta─── 环境温度,℃;


Pc─── 半导体器件使用功率,W;


ΔTfa ─── 散热器温升,℃;


散热计算公式:


Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc


散热器热阻Rff 是选择散热器的主要依据。Tj 和Rtj 是半导体器件提供的参数,Pc是设计要求的参数,Rtc 可从热设计专业书籍中查表。


计算总热阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc


计算散热器热阻Rtf 或温升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc


确定散热器:按照散热器的工作条件(自然冷却或强迫风冷),根据Rtf 或ΔTfa和 Pc 选择散热器,查所选散热器的散热曲线(Rtf 曲线或ΔTfa线),曲线上查出的值小于计算值时,就找到了合适的散热器。


对于型材散热器,当无法找到热阻曲线或温升曲线时,可以按以下方法确定:


按上述公式求出散热器温升ΔTfa,然后计算散热器的综合换热系数α:


α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}


式中:


ψ1─── 描写散热器L/b对α的影响,(L为散热器的长度,b为两肋片的间距);


ψ2─── 描写散热器h/b对α的影响,(h为散热器肋片的高度);


ψ3─── 描写散热器宽度尺寸W增加时对α的影响;


√√ [(Tf-Ta)/20]───描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响;


计算两肋片间的表面所散的功率q0


q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L


根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′


单面肋片:Pc′=nq0


双面肋片:Pc′=2nq0


若Pc′>Pc 时则能满足要求。


关于散热器的价格


散热器的最后成交价格与所选散热器的规格型号、数量、交货方式、付款方式有关,有一点需要用户特别注意铝散热器通常采用纯铝或6063合金来制造,这两种材质都有很好的导热性,与之相比杂铝的导热性则差数倍;由于散热器成本一半以上是材料费,杂铝的价格是低廉的;因此对特别便宜的散热器,购买时要考虑因材质造成的散热性能的损失。


本篇文章主要针对散热器的计算,进行了实地的计算和举例,并且顺带对散热器的硬件和价格提出了比较具有参考价值的建议,希望在阅读过本篇文章后,大家能对散热器的计算有进一步了解。LED开关电源,LED防水电源,LED防雨电源,LED防水开关电源,铝壳防雨电源,LED贴片灯带电源,LED灯条电源,LED护栏管电源