学习了一下散热片的简单估算
2015-08-09 by Stavros常用的板翅式散热器,其有效散热面积为:$$散热面积=(翅片高度\times2\times翅片数量+基板宽度)\times截断长度$$
有效散热面积和热阻的关系:
A(cm2) | Rsa(K/W) |
---|---|
500 | 2.0 |
250 | 2.9 |
100 | 4.0 |
50 | 5.2 |
25 | 6.5 |
简单拟合得:$$R_\mathrm{sa}=23.3A^{-0.39}$$
总热阻$$R_\mathrm{tot}=R_\mathrm{sa}+R_\mathrm{cs}+R_\mathrm{jc}$$
注:Rsa为散热片向空气散热的热阻。 Rcs为器件和散热器的接触热阻,通过导热硅脂接触的取0.1~0.2K/W,加绝缘垫的取1K/W。 Rjc为器件内部热阻,见器件datasheet。
散热能力$$P=\frac{T_\mathrm j-T_\mathrm a}{R_\mathrm{tot}}$$。Tj为器件的允许工作结温,Ta为环境温度。
举例:一个宽50mm,翅片高10mm,8片翅片,截断长度为35mm的散热片, 其有效散热面积为$$(10\mathrm{mm}\times2\times8+50\mathrm{mm})\times35\mathrm{mm}=73.5\mathrm{cm}^2$$
按上面的公式, $$R_\mathrm{sa}=23.3\times73.5^{-0.39}=4.36\mathrm{K/W}$$
给TOP3封装的BTA41散热,用硅脂接触,取 $$R_\mathrm{cs}=0.2\mathrm{K/W}$$
根据BTA41的datasheet,内部热阻 $$R_\mathrm{jc}=0.9\mathrm{K/W}$$
因此总热阻为5.46K/W。
BTA41的最大允许结温Tj125°C,环境温度取40°C,则有$$P=\frac{125^\circ \mathrm{C}-40^\circ \mathrm{C}}{5.46\mathrm{K/W}}=15.6\mathrm{W}$$
查BTA41 datasheet里的P-IRMS曲线可得此时允许通过的交流电流有效值为16A左右。