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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。