發(fā)布時間:2022-04-27 新聞來源:鎮(zhèn)江市恒歐電子散熱器有限公司 瀏覽次數(shù):
在使用功率器件時最重要的是如何使其產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)出去,以獲得高可靠性。
散熱的最一般方法是把器件安裝在散熱器上,散熱板將熱量輻射到周圍的空氣中去,以及通過自然對流來散發(fā)熱量。
一般地說,從散熱器到周圍的空氣的熱流量(P)可由下例表示。
P=hAη△T
式中
h為散熱器總的傳熱導(dǎo)率(W/cm2℃),A為散熱器的表面積(cm2),η為散熱器效率,△T為散熱器的最高溫度與環(huán)境溫度之差(℃)。
上式中h是由輻射及對流來決定,η是由散熱器的形狀來決定。
總之,散熱器的表面積越大,與環(huán)境溫度之差越大,散熱板的熱量輻射越有效。
(1)輻射散熱
下述近似式表示輻射散熱
hr=2.3×10-11×ε(△T/2+237)3(W/cm2℃)
式中ε是表面輻射率,隨散熱器的表面狀況而變化。表面研磨光潔的產(chǎn)品ε=0.05~0.1也就是說輻射率極差。然而,散熱器表面涂以涂料,經(jīng)氧化可使ε=1
(2)對流散熱
功率器件安裝在裝置的框架上時,采用對流散熱比輻射散熱更有效。在一個大氣壓的空氣中,采用對流散熱器的傳導(dǎo)率近似地由下式表示。
hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2℃)
式中,H是散熱垂直方向的高度。散熱器的間隔高定在H1/4(cm)之內(nèi)?傊崞鞯拇怪狈较蜷L于水平方向更為有效。
(3)散熱器效率η
若用薄材料制成散熱器,則離熱源越遠(yuǎn),表面溫度越低,散熱效果也越差。上述公式是假定溫度都是均勻分布的,而實(shí)際上在散熱板的邊緣部位表面溫度越低。
這種由散熱器本身溫度確定的系數(shù)就是散熱器效率,它表示散熱板實(shí)際傳遞的熱量與器材安裝部位最高溫度視為均勻分布時的熱量之比。
η主要是由所用散熱器的材料大小與厚度來決定的。一般地說,熱傳導(dǎo)率高的材料如鋁(2.12W/cm2℃)及銅(3.85W/cm2℃)而鋼(0.46W/cm2℃)就相當(dāng)差了。
另外,散熱器的厚度以厚些為好,并以跟散熱器的長度平方成比例為最佳。
根據(jù)上述各點(diǎn),適用于功率器件的散熱器應(yīng)滿足下列要求:
(Ⅰ)表面積盡可能大些。
(Ⅱ)散熱器表面陽極氧化,發(fā)黑處理。
(Ⅲ)散熱器配置應(yīng)使空氣易于流通,以長邊取垂直方向為佳。
(Ⅳ)使用熱傳導(dǎo)率良好的鋁及銅作為散熱器材料。
(Ⅴ)散熱器厚些為好,厚度與長度平方成比例。
安裝散熱器的幾點(diǎn)注意事項
1. 在保證半導(dǎo)體功率器件工作時的實(shí)際結(jié)溫小于最大結(jié)溫情況下,應(yīng)盡量選用體積小,重量輕的規(guī)格。
2. 散熱效果優(yōu)劣與安裝工藝有密切關(guān)系,安裝時應(yīng)盡量增大功率器件與散熱器的接觸面積,降低接觸熱阻,提高傳熱效果。
3. 如果把接觸熱阻降的更小些,安裝時在功率器件與散熱器之間加一薄薄的導(dǎo)熱硅脂,可以降低熱阻25~30%。
4. 安裝時需要在器件與散熱器之間墊導(dǎo)熱或絕緣墊片,建議采用低熱阻材料,如紫銅箔、鋁箔或薄云母、聚脂薄膜。
5. 當(dāng)安裝一個器件時,其安裝孔(或組孔)置于散熱器基面的中心(L/2)位置。當(dāng)安裝兩個或兩個以上器件時其安裝孔(或組孔)位置在散熱器基面中心線上均布(L/2n)位置。
6. 緊固器件時需保證螺釘扭力一致。
7. 功率器件與散熱器安裝好后,不宜再對功率器件和散熱器進(jìn)行機(jī)械加工或整形,否則會產(chǎn)生應(yīng)力,增加接觸熱阻。
8. 單面肋片式散熱器,適于在設(shè)備外部(如安裝在機(jī)箱外部)作自然風(fēng)冷,即利于功率器件的通風(fēng)散熱又可降低機(jī)內(nèi)溫升。
9. 自然冷卻后,應(yīng)使散熱器的斷面平行于水平面的方向;強(qiáng)制風(fēng)冷時,應(yīng)使氣流的流向平行于散熱器的肋片方向。