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关于散热器选择的计算方法

晨怡热管 2011-9-19 10:59:23
  首先确定要散热的电子元器件,明确其工作参数,工作条件,尺寸大小,安装方式,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。
(1) 计算总热阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2) 计算散热器热阻Rtf 或温升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc
(3)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;
以上参数可以查表得到。
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;(其导热系数请见【相关数据】)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。

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