從電子流動的方向出發(fā),阻礙電子流動的參數(shù)為電阻,在高頻領(lǐng)域稱為阻抗,在實際電路中,電路工作過程會產(chǎn)生大量功耗,所有的功耗均需要進行能量轉(zhuǎn)換,其中,熱能是需要考慮的重要的一點,從熱流動的方向出發(fā),阻礙熱量流動的參數(shù)即為熱阻。
理想的元器件均不會考慮熱的影響,但實際元器件全部離不開熱的影響,從電阻到電容到芯片,所有的電子元器件都會有溫度影響的參數(shù)曲線,實際應(yīng)用中,熱阻的理解類似于電阻。
對于實際元器件,受加工工藝和應(yīng)用的影響,器件引腳和器件封裝只是一個外部體現(xiàn),從熱方面考慮,真正需要考慮的是器件的結(jié)溫,結(jié)溫計算如下:
Tj:結(jié)(Junction)溫度;
P:器件功耗;
Rt:熱阻;
Ta:環(huán)境(Ambient)溫度。
顯然,熱阻Rt越大,結(jié)溫越高,熱阻的單位為1℃/W,代表器件1W功耗會導(dǎo)致器件結(jié)溫升高1℃。
熱阻的計算可類似于電阻,當(dāng)不存在任何外部散熱時,管芯到管殼再到使用環(huán)境,均存在熱阻:
Rjc:Junction to Case,管芯到管殼之間的熱阻;
Rca:Case to Ambient,管殼到環(huán)境之間的熱阻。
當(dāng)使用大功率器件時,往往會增加散熱器方便散熱,當(dāng)增加散熱器時,會增加兩個熱阻參數(shù):
Rcs:Case to Heat Sink;
Rsa:Heat Sink to Ambient;
從而熱阻參數(shù)變成如下:
由于散熱器的熱阻小,所以Rcs+Rsa << Rca,且散熱器的增加通常需要導(dǎo)熱硅脂進行粘合,導(dǎo)熱硅脂的熱阻極低,所以Rcs≈0,增加散熱器后,熱阻模型簡化如下:
最終的熱阻為:
另外,有一點需要注意,有許多帶散熱焊盤的芯片封裝,如TO220和TO-03等,許多人在應(yīng)用時懸空使用,如果懸空使用散熱金屬片,實際封裝自帶的散熱金屬片熱阻非常大,不配合散熱片使用的情況下對散熱起不到多大的作用。
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