电子组装工艺与设备(大二下学期)功率器件散热器.pptVIP

功率器件散热器的设计与计算 功率器件散热器的计算 1）功率器件散热器的电模拟 如图为带散热器的功率器件，管芯上的热量经热传导传到管壳和引线上，一小部分热量就直接经管壳和引线与周围介质发生热交换，而大部分热量会通过与散热器的接触面、绝缘衬垫传到散热器上，再由散热器与周围环境发生热交换将热量散出去。 该功率器件的散热模型用热阻等效热路表示为： 图中： P为功率器件的耗散功率； tj、tc、tf、ta别为功率器 件的管芯温度、壳温、散 热器温度及周围环境温度； Rj、Rp、Rb、Rf分别为功率器件的内热阻、外 壳热阻、界面热阻和散热器的放热热阻 如果RpRb+Rf，则 等效电路可简化为： 功率器件的传热关系就可写成： 2）各散热参数的确定 功率器件本身参数tj和Rj 功率器件手册中给出了器件的最高允许管芯温度tjmax和内热阻Rj及最大允许耗散功率Pmax。 tj=(0.5～0.8)tjmax 当tj、Rj确定后，即可根据热阻等效图确定器件的管壳温度 界面热阻Rb 界面热阻包括接触热阻和绝缘衬垫的传导热阻，即 n─接触面数；m—衬垫层数 散热器放热热阻Rf 一般情况下估算为： S—散热器的总散热面积； —散热器的效率； —综合放热系数 α可根据下式得出： αr─辐射放热系数；αc—对流放热系数； Sr─辐射放热面积； Sc─对流放热面积。 环境温度 当散热器敞开空间时，它就等于周围的环境空气温度； 如果散热器装在电子设备内，则就等于产品内的温度。 散热器的选择 1）散热器类型 平板型散热器 最简单的一种散热器，一般多为正方形或者长方形的铝板或铝合金板。大多数垂直安装。通常用于中小功率晶体管。 平行肋散热器 由铝合金挤压成型的具有平行肋片的铝型材做成的散热器，一般用于大中功率管。 叉指型散热器 用铝板冲压而成，用于中大功率晶体管。 2）功率器件散热器的设计原则 1）尽量使散热器直接与设备外部的空气进行热交换，以便提高对流放热系数αc。若必须置于设备内部，则其周围吸热构件表面应尽量具有较高黑度，以便提高辐射放热系数αr。 2）散热器的材料应具有高的导热系数。若用铝材做散热器，则铝材表面应氧化发黑处理。 3）尽可能增加垂直散热面积，肋片的间距不宜过小，以免影响其对流换热。 4）散热器与功率器件相接触的安装平面处要光洁和平整，以便减小其接触热阻。 5）散热器的结构工艺性和经济性要好。 3）散热器的型号命名方法 散热器的基本型号包括两部分，第一部分为两个汉语拼音字母，两个字母分别表示散热器类别和冷却、安装方式。第二部分为两位数字，表示散热器品种的型号。当品种需要划分为规格时，则两位数字后以一个汉语拼音字母表示，如A、B等。 SS11型水冷散热器 SZ散热器 散热器的应用 1）散热器的选用 散热器选用的原则是在保证充分散热的前提下，尽量选用体积小和重量轻的散热器。这样可节省机内空间，减少设备的总重量，并能达到节约的目的。 2）散热器的安装 安装时应尽量选用散热热阻小的安装方式 3）散热器表面要平整光洁 为减少散热器与功率器件间的接触热阻，应注意保持二者界面间的平整与光洁。如界面既平整光洁又无氧化层时，其间可不加垫片，否则应涂以硅脂或加装导热垫片。 4）散热器的颜色 为增加散热器的辐射能力，散热器表面应涂一层吸热涂料或用阳极氧化的氧化层等高辐射系数的涂层，应优先选用具有黑色涂层的散热器，并应保护涂层不受损坏。 5）散热器的安装孔位 在散热器上安装功率器件时，其安装孔尺寸应与功率器件引线的尺寸相符，孔不宜太大，也不宜太小。 6）散热器与管的相对位置 晶体管应装于散热器的中心。这样可使散热器均匀受热，提高散热效率。 7）散热器的安放位置 尽可能使散热器直接接触设备外部的空气流。当散热器必须置于设备内部时，应安装在机内自然对流较强的地方。