散热片的计算实例1
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发布时间：2023-10-09 20:10
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时间：2024-11-25 01:34
一功率运算放大器PA02(APEX公司产品)作低频功放，其电路如图1所示。器件为8引脚TO-3金属外壳封装。器件工作条件
如下:工作电压 VS为 18V;负载阻抗RL为4 ，工作频率直流条件下可到5kHz，环境温度设为40℃，采用自然冷却。
查PA02器件资料可知:静态电流IQ典型值为27mA，最大值为40mA;器件的R JC(从管芯到外壳)典型值为2.4℃/W，最大值为
2.6℃/W。
器件的功耗为PD:
PD=PDQ+PDOUT
式中PDQ为器件内部电路的功耗，PDOUT为输出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|)，PDOUT=V^{2}_{S}/4RL，代入上式
PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL=37mA(36V)+18V2/4 4=21.6W
式中静态电流取37mA。
散热器热阻R SA计算:R SA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(R_{ JC}+R_{ CS}})
为留有余量，TJ设125℃，TA设为40℃，R JC取最大值(R JC=2.6℃/W)，R CS取0.2℃/W，(PA02直接安装在散热器上，中
间有导热油脂)。将上述数据代入公式得
R SA≤{125℃-40℃}\over{21.6W}-(2.6℃/W+0.2℃/W)≤1.135℃/WHSO4在自然对流时热阻为0.95℃/W，可满足散热要求。
注意事项
1.在计算中不能取器件数据资料中的最大功耗值，而要根据实际条件来计算;数据资料中的最大结温一般为150℃，在设
计中留有余地取125℃，环境温度也不能取25℃(要考虑夏天及机箱的实际温度)。
2.散热器的安装要考虑利于散热的方向，并且要在机箱或机壳上相应的位置开散热孔(使冷空气从底部进入，热空气从顶
部散出)。
3.若器件的外壳为一电极，则安装面不绝缘(与内部电路不绝缘)。安装时必须采用云母垫片来绝缘，以防止短路。
4.器件的引脚要穿过散热器，在散热器上要钻孔。为防止引脚与孔壁相碰，应套上聚四氟乙稀套管。
5.另外，不同型号的散热器在不同散热条件下有不同热阻，可供设计时参改，即在实际应用中可参照这些散热器的热阻
来计算，并可采用相似的结构形状(截面积、周长)的型材组成的散热器来代用。
6.在上述计算中，有些参数是设定的，与实际值可能有出入，代用的型号尺寸也不完全相同，所以在批量生产时应作模
拟试验来证实散热器选择是否合适，必要时做一些修正(如型材的长度尺寸或改变型材的型号等)后才能作批量生产。
IDT热量数据
考虑到微电子器件的功率消耗问题，热能管理对于任何电子产品能否达到最佳性能是至关重要的。微电子器
件的操作温度决定了产品的速度和可靠性。IDT积极致力于加强其产品和封装的研发，以达到最佳的速度和
可靠性。然而，产品性能经常受到执行情况影响，因此小心处理各项影响操作温度的因素有助于充分发挥产
影响器件操作温度最重要的因素包括功率消耗、空气温度、封装构造和冷却装置等。以上这些因素共同决定
了产品的操作温度。以下是目前计算操作温度所采用的方程式
QJA = (TJ - TA)/PQJC = (TJ - TC)/PQCA = (TC - TA)/PQJA = QJC + QCATJ = TA + P [QJA ]
TC = TA + P [QCA ]
QJA = 管芯到周围环境空气的封装热阻力 (每瓦摄氏度)
QJC = 管芯到封装外壳的封装热阻力 (每瓦摄氏度)
QCA = 封装外壳到周围环境空气的封装热电阻 (每瓦摄氏度)
TJ = 平均管芯温度 (摄氏度)
TC = 封装外壳温度 (摄氏度)
TA = 周围环境空气温度 (摄氏度)
P = 功率 (瓦)
以上方程式是目前决定封装温度的方法。业界有时会采用更为精确和复杂的方法，但相应地需要获得更多的
