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如何计算散热片的尺寸
作者:admin  来源:本站  发表时间:2015-1-16  点击:1743

 

 

 

如何计算散热片尺寸 
一、7805设计事例 
设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W。按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出。 二、正确的设计方法是: 
首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出民品7805的最高结温Tj(max)=125℃,那么允许的温升是65℃。要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W。再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,TO-3封装(也就是大家说的“铁壳”)的热阻θJA=39℃/W,均高于要求值,都不能使用(虽然达不到热保护点,但是超指标使用还是不对的),所以不论那种封装都必须加散热片。资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻。 
    计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W。其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足。 三、散热片尺寸设计 
散热片计算很麻烦的,而且是半经验性的,或说是人家的实测结果。 基本的计算方法是: 
   1.最大总热阻θja = ( 器件芯的最高允许温度TJ - 最高环境温度 TA ) / 最大耗散功率 
其中,对硅半导体,TJ可高到125℃,但一般不应取那么高,温度太高会降低可靠性和寿命 
最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度,比气温会高。 最大耗散功率见器件手册。 
2.总热阻θja=芯到壳的热阻θjc +壳到散热片的 θcs + 散热片到环境的 θsa 
其中,θjc在大功率器件的DateSheet中都有,例如 3---5 
θcs 对TO220封装,用2左右,对TO3封装,用3左右,加导热硅脂后,该值会小一点,加云母绝缘后,该值会大一点。  
散热片到环境的热阻 θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系,作为参考,给出一组数据例子。 
    a.对于厚2mm的铝板,表面积(平方厘米)和热阻(℃/W)的对应关系是:

 

中间的数据可以估计了。 
b.对于TO220,不加散热片时,热阻θsa约60--70 ℃/W。可以看出,当表面积够大到一定程度后,一味的增大表面积,作用已经不大了。据称,厚度从2 mm 加到 4 mm后,热阻只降到 0.9倍,而不是0.5倍。可见一味的加厚作用不大。表面黑化,θsa会小一点, 
    注意,表面积是指的铝板二面的面积之和,但紧贴电路板的面积不应该计入。对于型材做的散热片,按表面积算出的θsa应该打点折扣……     说到底,散热片的计算没有很严格的方法,也不必要严格计算。实际中,是按理论做个估算,然后满功率试试看,试验时间足够长后,根据器件表面温度,再对散热片做必要的更改。  
    国产散热器厂家其实就是把铝型材做出来,然后把表面弄黑。热阻这种最基本的参数他们恐怕从来就没有听说过。 如果只考虑散热功率芯片的输入输出电压差X电流是芯片的功耗,这就是散热片的散热功率。

 

脚注信息
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