功率器件热设计及散热计算

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MOSFET功率开关器件的散热计算

MOSFET功率开关器件的散热计算MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常用的功率开关器件，用于调节和控制电子电路中的功率输出。

在工作过程中，MOSFET 会产生一定的功耗，这会导致器件升温，为了保证器件的正常工作，需要进行散热计算。

散热计算的目的是确定器件的热阻和最大工作温度，以便选择适当的散热方式，以及确定散热器的大小和材料。

首先，我们需要了解MOSFET的功耗，计算器件的热阻和最大工作温度。

1.功耗计算：-静态功耗是指器件处于稳态工作时的功耗，主要是由电流引起的导通压降和漏极电流引起的静态功耗。

-动态功耗是指在开关过程中，由于MOSFET开关速度造成的功耗。

静态功耗可以通过电流和导通压降计算得出，动态功耗则需要根据MOSFET的开关速度和应用场景来进行估算。

一般来说，静态功耗较小，可以忽略不计，因此我们主要关注动态功耗。

2.热阻计算：热阻由两个组成部分构成：导热阻（junction-to-case thermal resistance）和散热阻（case-to-ambient thermal resistance）。

-导热阻是指热量从MOSFET结到器件封装外壳的传导阻力。

-散热阻是指热量从器件封装外壳传递到周围环境的散热阻力。

导热阻可以通过器件手册或厂商提供的数据手册来获得，散热阻可以通过热量传导理论和计算公式来估算。

3.最大工作温度：最大工作温度可以通过器件手册或厂商提供的数据手册来获得。

有了以上的基础知识，我们可以按照以下步骤进行MOSFET的散热计算：1.根据应用场景和数据手册提供的参数，计算出MOSFET的功耗。

2.根据功耗计算出MOSFET的热阻（包括导热阻和散热阻）。

3.确定最大工作温度，通常根据数据手册提供的温度参数来确定。

4.根据最大工作温度和热阻，计算出器件离开环境的温度差。

5.根据热耗的温度差和功耗，计算出散热器的尺寸和材料。

需要注意的是，散热计算是一个非常复杂的过程，涉及到多方面的因素，包括器件的封装类型、散热器的设计和材料选择等。

散热器尺寸设计计算方法

散热器尺寸设计计算方法1.散热器面积计算：散热器的面积是散热效果的关键因素之一、根据散热器的材料、形状和工况要求，可以计算出散热器需要的面积。

常用的计算公式如下：A=Q/(U*ΔT)其中，A为散热器面积（m^2），Q为需要散热的功率（热量，W），U为散热器的总传热系数（J/(m^2·s·K)），ΔT为散热器的温差（K）。

2.散热器尺寸计算：散热器的尺寸也是影响散热效果的重要参数。

常用的尺寸设计计算方法有以下几种：（1）翅片间距计算：翅片间距是翅片散热器的一个重要参数，影响散热器的散热面积。

一般情况下，翅片间距需要与相邻的翅片高度相等，以确保散热面积充分利用。

翅片间距计算公式如下：S=H/(N+1)其中，S为翅片间距（m），H为散热器的高度（m），N为翅片数量。

（2）翅片厚度计算：翅片厚度会影响散热器的散热效果和机械强度，一般情况下，翅片厚度越小，散热效果越好。

根据散热器的散热面积和翅片的数量，可以计算出翅片的厚度。

翅片厚度计算公式如下：T=A/(N*L)其中，T为翅片厚度（m），A为散热器的面积（m^2），N为翅片数量，L为散热器的长度（m）。

（3）散热管直径计算：散热管的直径也是散热器的一个重要尺寸参数。

直径越大，散热效果越好，但同时也会增加材料成本。

根据散热器的总传热系数和散热管的数量，可以计算出散热管的直径。

D=sqrt((4Q)/(P*π*N))其中，D为散热管的直径（m），Q为需要散热的功率（W），P为散热管的壁厚（m），N为散热管的数量。

除了上面介绍的计算方法，根据具体的散热要求和特殊情况，也可以采用一些其他的尺寸设计计算方法。

需要根据实际情况选择合适的计算方法，确保散热器的散热效果和稳定性。

电源管理电路设计时散热问题以及热传递的计算

电源管理电路设计时散热问题以及热传递的计算
高温或内部功耗产生的过多热量可能改变电子元件的特性并导致其关机、在指定工作范围外工作，甚或出现故障。

电源管理器件(及其相关电路)经常会遇到这些问题，因为输入与负载之间的任何功耗都会导致器件发热，所以必须将热量从这些器件中驱散出来，使其进入PCB、附近的元器件或周围的空气。

即使在传统高效的开关电源中，当设计PCB和选择外部元器件时，也都必须考虑散热问题。

设计电源管理电路时，在考察散热问题之前对热传递进行基本了解是很有帮助的。

首先，热量是一种能量，会由于两个系统之间存在温差而进行传输。

热传递通过三种方式进行：传导、对流和辐射。

当高温器件接触到低温器件时，会发生传导。

高振幅的高温原子与低温材料的原子碰撞，从而增加低温材料的动能。

这种动能的增加导致高温材料的温度上升和低温材料的温度下降。

在对流中，热传递发生在器件周围的空气中。

在自然对流中，物体加热周围的空气，空气受热时膨胀形成真空，导致冷空气取代热空气。

因此形成循环气流，不断将器件的热量传输给周围的空气。

另一种形式是强制对流，例如风扇主动吹冷空气，从而加速取代暖空气。

当物体将电磁波(热辐射）发送至周围环境时就会产生辐射。

辐射热量无需介质传递(热量可以通过真空辐。

功率器件的散热计算及散热器选择

不同的管子 Rjc 不同,比如 MJ21195 的 Rjc=0.7℃/W,而 MJE15034 的 Rjc=2.5℃/W.
Rca 与管壳的材料和几何尺寸有关.
Rsa 与散热器的材料(铝、铜等)及散热面积等有关.并且发现将它垂直放置比水平放置散热效果好,表面钝化涂黑又可改进热
幅谢,使热阻进一步减少等.图 1-2 给出二条散热面积与热阻的关系曲线,以机壳、底座为散热面积只能算一个面.
其中 T1-T2 为两点温度之差,P 为传输的热功率,RT 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发
的热能越小.于是结温 Tj,环境温度 Ta,管耗 PCM 及管子的等效热阻 RT 之间有以下的关系
Tj-Ta=PCM×RT
(1-2)
若环境温度一定(常以 25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗 PCM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等
量散到周围空间。若没有风扇以一定风速冷却，这称为自然冷却或自然对流散热。热量在传递过程有一定热阻。由器件管芯传到器件管壳的热阻为 Rjc，器件管壳与散热器之间的热阻为 Rcs，散热器将热
量散到周围空间的热阻为 Rsa，总的热阻 Rja=Rjc+R cs+R sa。若器件的最大功率损耗为 PD，并已知器件允许的结温为 Tj、环境温度为 TA，可以按下式求出允许的总热阻 Rja。
Rcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等. 若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成热阻.绝缘层可以是 0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.

散热器的计算公式

散热器的计算公式
散热器是一种用来散发热量的设备，广泛应用于各个领域，包
括建筑、工业、汽车等。

计算散热器的散热能力对于确保设备正常
运作非常重要。

以下是一些常用的散热器计算公式。

1. 热功率计算
散热器的主要功能是散发热量，因此计算热功率是散热器设计
的关键。

热功率可根据以下公式计算：
热功率 (W) = 热量传导系数 (U) ×温度差(ΔT) × 表面积 (A)
其中，热量传导系数是指散热器材料的热导率，温度差是散热
器表面的温度与周围环境温度之差，表面积是指散热器的外表面积。

2. 散热器尺寸计算
散热器尺寸的计算涉及到散热片的数量和间距。

以下是一些常
用的散热器尺寸计算公式：
- 散热片数量 (N) = 热功率 (W) / 单个散热片的散热能力 (Q)
其中，单个散热片的散热能力可由散热片的热导率 (K) 和表面积 (A) 计算得出。

- 散热片间距 (D) = 散热器高度 (H) / (散热片数量 (N) - 1)
3. 散热器材料选择
散热器材料的选择是散热器设计中的另一个重要因素。

常用的散热器材料包括铝、铜、不锈钢等。

根据散热需求和成本考虑，选择适当的材料是非常关键的。

4. 其他因素考虑
除了以上的计算公式外，散热器设计还需要考虑其他因素，例如流体流量、风速、散热器的布局等。

这些因素会对散热器的散热能力产生影响，需要进行综合考虑。

综上所述，散热器设计的计算公式涉及热功率、散热器尺寸、材料选择等因素。

根据实际需求合理使用这些公式可以确保散热器的有效运作。

散热片设计计算公式

散热片设计计算公式
散热片是一种用于散热的重要元件，广泛应用于电子设备和机械设备中。

它的设计计算公式是根据散热片的尺寸、材料和工作条件来确定的。

在设计散热片时，需要考虑到散热片的导热性能、散热面积和散热效率等因素。

散热片的导热性能是影响散热效果的重要因素之一。

导热性能通常用散热片的导热系数来衡量，导热系数越大，散热片的散热效果就越好。

导热系数可以通过实验测试或者参考材料手册来获取。

在设计散热片时，需要选择导热性能较好的材料，以提高散热片的导热性能。

散热片的散热面积也是影响散热效果的重要因素。

散热面积越大，散热片能够散热的表面积就越大，散热效果也就越好。

在设计散热片时，需要根据散热要求和设备尺寸等因素来确定散热片的尺寸。

通常情况下，散热片的外形可以选择矩形、方形、圆形等形状，根据实际应用情况来确定。

散热片的散热效率也是需要考虑的因素之一。

散热效率可以通过散热片的设计参数来计算，常见的计算公式如下：
散热效率 = 散热量 / 输入功率
其中，散热量是指散热片从热源吸收的热量，输入功率是指散热片
所消耗的功率。

散热效率越高，散热片的散热效果就越好。

在设计散热片时，需要根据实际情况来选择合适的计算公式，并考虑到散热片的材料、尺寸和工作条件等因素。

散热片的设计计算公式是根据散热片的导热性能、散热面积和散热效率等因素来确定的。

在设计散热片时，需要综合考虑这些因素，并选择合适的材料和尺寸，以提高散热片的散热效果。

通过合理设计和计算，可以使散热片达到更好的散热效果，保证设备的正常运行。

机房散热量计算

所有的电子设备在工作过程中都要产生热量，这些热量必须排出到设备外部，否则热量的积累将会导致故障。

选择适合的通风或冷却系统，首先需要知道设备的产热量和散热空间。

热是一种能量，其度量单位是焦耳，BTU（British thermal unit,英制单位）和卡。

通用的计量标准是BTU/小时或焦耳/秒（焦耳/秒等同于瓦特），在实际应用中这两个单位会需要换算，计算公式如下：3.41 BTU/小时= 1 瓦特在计算机或其他处理信息的仪器中真正用于处理数据的电源能量是很少的，可以忽略不记。

因此，交流电源的能量几乎全转化成热量了，也就是说，从设备的电源消耗就可推算出热量的产生量。

制冷量取决于全部系统一个系统总的发热量是由所有产热设备相加得出。

产生的热量通常用表示为BTU/小时，也可以用其他单位表示，这个数据可以从设备的手册中得到。

将每个设备的发热量相加就得出整个系统总的值。

UPS作为一个特殊的例子在下面详细介绍。

很多IT设备的交流功率消耗（瓦特）可以在APC的UPS选择方案中找到，或者从设备的产品数据中也可查到。

若设备的耗电量由VA或电压-电流值的形式来表示，那么设备的伏安数也可以代替瓦来衡量热量的输出。

要是设备的功耗用安或安培表示，则用电流值乘以交流供电电压得出伏安值。

由于有功率因数存在，用伏安值来估算设备的发热量，其准确程度是比不上用瓦特来表示的，依据不同的设备会有0到35%的误差。

但是，这些估算方法都可以给出一个比较保守的，不会低估的设备发热量。

对于UPS散热量的确定由于UPS将功率从输入端送到输出端，因此在计算UPS的散热量时与其他IT设备时是有区别的。

UPS工作在不同的模式下，其产生的热量也是不同的。

在UPS的绝大多数运行时间内，是工作在普通状态下的，即把AC电源提供给被保护设备，这时UPS运行效率可以达到80%到98% 。

因此，UPS的无用功（或称功率损失）会在2%到20%之间，这部分交流输入功率会转化成热量。

功率器件的散热计算及散热器选择详细说明

功率器件的散热计算及散热器选择H e a t D i s p e r s i o n C a l c u l a t i o n F o r P o w e r D e v i c e s a n d R a d i a t o r s S e l e c t i o n功率管的散热基础理论功率管是电路中最容易受到损坏的器件.损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.那么它的额定功耗值是怎样确定的,还有没有潜力可挖呢?让我们来分析一下.晶体管耗散功率的大小取决于管子内部结温Tj. 当Tj 超过允许值后,电流将急剧增大而使晶体管烧毁.硅管允许结温一般是125~200℃,锗管为85℃左右(具体标准在产品手册中给出).耗散功率是指在一定条件下使结温不超过最大允许值时的电流与电压乘积.管子消耗的功率越大,结温越高.要保证结温不超过允许值,就必须将产生热散发出去.散热条件越好,则对应于相同结温允许的管耗越大,输出也就越大.因此功率管的散热问题是至关重要的.热阻为了描述器件的散热情况,引入热阻的概念.电流流过电阻R ，电阻消耗功率RI 2[W]（每秒RI 2焦耳能量），导致电阻温度上升。

用隔热材料覆盖电阻，电阻产生的热量不能散发时，则电阻温度随着时间增加而上升，直至电阻烧坏。

一般而言，二物体间的温差越大，温度高的物体向低的物体移动量增多。

某电阻置于空气中（如图6.33所示），由于流过电流向电阻提供功率，这功率变为热能。

在使电阻温度生高的同时，部分热能散发于空气中。

开始有电流流过电阻时，电阻温度不高，因此散发的热也小，电阻温度逐渐上升，散发的热量也上升与用电阻表示对电流的阻力类似.热阻表示热传输时所受的阻力.即由U1-U2=I ×R 可有类似的关系T1-T2=P ×R T (1-1)其中T1-T2为两点温度之差,P 为传输的热功率,R T 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发的热能越小.于是结温Tj,环境温度Ta,管耗PCM 及管子的等效热阻R T 之间有以下的关系 Tj-Ta=P CM ×RT (1-2)若环境温度一定(常以25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗P CM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等效热阻的情况.以晶体管为例.图1-1(a)是晶体管散热的示意图.从管芯(J-Junction)到环境(A-Ambient)之间有几条散热途径: 管芯(J)到外壳(C-Case),通过外壳直接向环境(A)散热;或通过散热器(S)(中间有界面)向环境散热.不同的管芯(指材料、工艺不同)本身的散热情况不同,或者说热阻不同.外壳、散热器等的热阻也各不相同.我们可用一个等效电路来模拟这个散热情况,如图1-1(b)所示.散发的热能Pc 表示为电流的形式;两点的温度分别为结温Tj,和环境温度Ta;结到外壳的热租用Rjc 表示,外壳到环境用Rca 表示,外壳到散热器用Rcs 表示,散热器到环境用Rsa 表示,加散热器后有两条并存的散热途径.图1-1 晶体管散热情况分析(a)晶体管散热示意图 (b)散热等效电路对于小功率管,一般不用散热器,则管子的等效热阻为R T = Rjc+ Rca (1-3)而大功率管加散热器后,一般总有Rcs+ Rsa<<Rca,则R T ≈ Rjc+ Rcs+ Rsa (1-4) 不同的管子Rjc 不同,比如MJ21195的Rjc=0.7℃/W,而MJE15034的Rjc=2.5℃/W. Rca 与管壳的材料和几何尺寸有关. Rsa 与散热器的材料(铝、铜等)及散热面积等有关.并且发现将它垂直放置比水平放置散热效果好,表面钝化涂黑又可改进热外壳C 散热器S (a)Pc (b) 易腾科技有限公司w w w s r p .c o mRcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等.若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成热阻.绝缘层可以是0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.若已知管子的总热阻为R T ,则在环境温度为T A 时允许的最大耗散功率可由式(1-2)得出.在产品手册上给出的管耗只在指定散热器(材料、尺寸一定)及一定环境温度下的最大允许值.若散热条件发生变化,则允许的管耗也应随之改变.对于其它类型的器件(包括集成功放等),耗散功率和散热的关系均与此类似.因此在使用中必须注意环境温度及合适的散热器(同时要注意器件与散热器的压紧情况等),才能获得所需的功率.图1-2 铝散热板的热阻实际产品设计的散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。

浅析电子设备中功率器件的热设计与散热设计

浅析电子设备中功率器件的热设计与散热设计0 引言电子设备（产品）在工作过程中，随着温度达到或超过规定的温度值时，就会引起或增大电子设备的失效率，也就是过热失效。

过热失效的原因主要来自电子设备中功率器件的过热。

因此，做好电子设备中功率器件的热设计与散热设计是提高电子设备（产品）质量与可靠性的关键环节。

本文就电子设备中功率器件的热性能、功率器件热设计、散热器设计、散热技术的发展等，做进一步的研究和探讨[1]。

1 功率器件的热性能功率器件在受到来自器件本身工作时（内部）产生的热或受到器件壳体（外部）接触到的热源影响，又得不到及时地散热，就会导致功率器件内部芯片（有源区）的温度（结温）升高，使器件的可靠性降低无法正常工作。

功率器件的热性能：结温和热阻[2]。

1.1 结温。

功率器件的内部芯片有源区（如晶体管的pn结区、场效应器件的沟道区、集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等）的温度称为结温。

当功率器件的结温温度（tj）超过其环境温度（ta）时，由温差变化形成的热扩散流，把器件芯片上的热量传递到管壳并向外散发热能，并随着器件结温与环境温差(tj-ta)的变化增大而使传热量增大。

1.2 热阻。

功率器件传递热量能力的大小称为热阻（rt），热阻（rt）的值增大时，功率器件的散热能力就减小。

热阻分为内、外热阻：①内热阻是功率器件本身的热阻，并与功率器件的芯片、外壳材料的导热率、厚度和截面积等有关。

②外热阻是功率器件外部的热阻，并与功率器件外部（管壳）的封装形式（如金属管壳的外热阻<塑封管壳）有关，而且管壳面积越大，外热阻越小。

2 功率器件的热设计功率器件热设计的目的是为了防止器件工作时所产生的温度过高，致使器件（过热引起热失效）无法正常工作。

在功率器件热设计过程中，不仅要作好器件内部芯片、封装形式和管壳的热设计，还要加装合适的散热器进行有效散热，保证器件在安全结温之内正常可靠的工作[3]。

2.1 器件的性能参数和环境参数。

功率器件热设计及散热计算

功率器件热设计及散热计算功率器件热设计及散热计算是在设计和选择功率器件时必须考虑的重要因素之一、功率器件通常会产生大量的热量，而不恰当的热设计会导致器件过热甚至损坏。

因此，在设计和选择功率器件时，必须充分考虑到其热特性，进行适当的散热计算和热设计。

首先，在进行功率器件的热设计和散热计算之前，需要了解功率器件的热特性参数，其中包括功率器件的最大功率耗散、热阻和最高工作温度等。

这些参数可以从器件的规格书中获取，或者进行实际测试得到。

接下来，需要确定散热器的散热性能。

散热器通常采用铝制散热片或铜制散热片，并通过散热鳍片和风扇等方式进行散热。

散热片的材料和尺寸会直接影响其散热性能，因此在进行散热计算时，需要充分考虑散热片的选择和设计。

在进行散热计算时，首先需要计算功率器件的热功率耗散。

热功率耗散等于功率器件的工作电流乘以其耗散功率。

然后，根据功率器件的热阻和散热器的热阻，计算器件的温升。

热阻可以通过以下公式计算：热阻=(最高工作温度-环境温度)/热功率耗散其中，最高工作温度是功率器件能够承受的最高温度，环境温度是功率器件周围的温度。

根据计算得到的温升，可以判断功率器件的工作温度是否在安全范围内。

通常情况下，功率器件的最大工作温度应该小于其能够承受的最高温度。

如果工作温度超过了最高温度，就说明散热设计存在问题，需要进行改进。

在进行散热设计时，还需要考虑到空气流通和风扇的散热效果。

合理的空气流通和风扇的使用可以显著改善散热效果。

通常情况下，应该确保空气能够顺畅地流过散热器，并且风扇应该具有足够的风量和压力，以确保有效的散热。

综上所述，功率器件的热设计及散热计算是一个复杂而重要的过程。

通过了解功率器件的热特性参数，选择适当的散热器，并进行合理的散热计算，可以有效地防止功率器件过热，并提高其可靠性和寿命。

因此，在进行功率器件的设计和选择时，必须充分考虑到热设计和散热计算。

功率器件热设计及散热计算

式就是热失效。据统计，电子设备差（一的增大而增大。为了保证计、封装的热设计和管壳的热设计Ｔ．）Ｔ
的失效有５％是温度超过规定值引器件能够长期正常工作，须规定以及功率器件实际使用中的热设５必
功率器件受到的热应力可来自厚度和截面积以及加工工艺等有
器件内部，可来自器件外部。也若器关，外热阻则与管壳封装的形式有
散热计算
最常用的散热方法是将功率器
件的散热能力有限，则功率的耗散关。一般来说，管壳面积越大，则件安装在散热器上，利用散热器将就会造成器件内部芯片有源区温度外热阻越小。金属管壳的外热阻明热量散到周围空问，必要时再加上
关键词：热设计；功率器件，散热计算；散热器选择
引言
温差形成扩散热流，由芯片通过管件出现过热或温度交变引起的热失
当前，电子设备的主要失效形壳向外散发，发出的热量随着温效，可分为器件内部芯片的热设散
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一浙江嘉科电子有限公司鲍承斌
功率器件热设计及散热计算
摘要：本文介绍了功率器件的热性能参数，并根据实际工作经验，阐述了功率器件的热设计方法和散热器的

浅谈功放散热器的计算与选用

案例C ASESＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ1152013 07浅谈功放散热器的计算与选用文／吴乐明　摘　要：电子技术的飞速发展给我们提出了新的挑战，其中就包括热设计，特别是在功放电路中，散热器设计的好坏直接影响到该功放的性能和寿命。

本文着重从与功放散热有关的几个参数入手，阐明它们之间的关系，重点分析散热器的计算和选用。

关键词：功放　散热器　计算　选用任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。

小功率器件损耗小，无需散热装置；而大功率器件损耗大，若不采取散热措施，则管芯的温度可达到或超过允许的结温，器件将受到损坏，因此必须加装散热装置。

一、功放散热器的计算在功放电路中，功放管本身必然消耗一部分功率，从表示效率的公式η=P 0/(P 0+P C )中也可以看出，其中P C 就是管耗，管耗的直接表现是使管子的结温升高，达到一定程度后，若不采取散热措施就会造成管子损坏。

另一方面，管子允许的功耗和散热情况有较大的关系，适当的散热处理会让管子的功耗提高，能较好地发挥管子的潜力。

下面从与功放散热有关的几个参数入手，阐明它们之间的关系，重点分析散热器的选择和使用。

有几个重要的参数必须要掌握。

1.热阻R T0热阻用于描述、理解管子的散热过程，是指阻碍热传导的阻力。

三极管的热阻（R Tj ）大小通常用℃/mW表示，其意义是每瓦的集电极耗散功率使三极管温度升高的读数。

显然，热阻越小，表明散热能力越强，在同样的环境温度下，允许的集电极功耗也就越大，R Tj 一般可以在手册中查到。

除此之外，还有管壳与散热片之间的热阻（R TC ）和散热片与空气的热阻(R Tf )。

R TC 一般为0.1～0.3℃/W，主要影响因素是三极管和散热片之间是否有绝缘垫片以及这两者之间的接触与紧固程度。

R Tf 取决于散热的形式、材料和面积。

常用的散热片一般用铝质材料经表面氧化后涂上黑色，以提高散热效果。

应当注意的是，散热片垂直放置时要比水平放置更有利于散热，同时，计算散热片面积是按一面计算的。

散热器散热量怎么计算

散热器散热量怎么计算？详细点放出热量Q放=cm(t-t0）散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出厂时都标有标准散热量（即△T=64.5℃时的散热量）。

但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度、出水温度和室内温度，计算出温差△T，然后根据各种不同的温差来计算散热量，△T的计算公式：△T＝（进水温度+出水温度）／2-室内温度。

现介绍几种简单的计算方法：（一）根据散热器热工检验报告中，散热量与计算温差的关系式来计算。

在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定，△T可根据工程给的技术参数来计算，例：铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是：Q=5.8259×△T（十柱）1.标准散热热量：当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时：△T =（95℃+70℃）/2-18℃=64.5℃十柱散热量:Q=5.8259×64.5=1221.4W每柱散热量1224.4 W÷10柱＝122 W／柱2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时：△T =（80℃+60℃）/2-18℃=52℃十柱散热量:Q=5.8259×52=926W每柱散热量926 W÷10柱＝92.6W／柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时：△T =（70℃+50℃）/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42=704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱＝70.4W／柱（二）从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量：我们先在横坐标上找出温差，例如64.5℃，然后从这一点垂直向上与曲线相交M点，从M 点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点，就是它的散热量（W）。

（三）利用传热系数Q=K·F·△T一般来说△T已经计算出来，F是散热面积，传热系数K，可通过类似散热器中计算出来或者从经验得到的，这种计算方法一般用在还没有经过热工检验，正在试制的散热器中。

大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件

大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。

平板的横截面积A =L × b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。

大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。

散热器平板周围是空气。

风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。

所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用埃克尔特和..德雷克着的“传热与传质”中的基本原理和公式。

推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。

20℃时，纯铝：KS = 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为： A = S L 。

代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数 Ks、b、n、S 都是常数。

用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。

本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。

主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。

如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。

散热器设计的基本计算

散热器设计的基本计算1.散热功率计算：散热器主要的功能是将设备产生的热量迅速散发出去。

在设计散热器时，首先需要计算散热功率，即设备需要散发的热量。

散热功率的计算公式为：Q=P×R其中，Q为散热功率，单位为W；P为设备的功率，单位为W；R为散热器的散热系数，单位为W/℃。

2.散热面积计算：散热面积是散热器的一个重要参数。

散热面积越大，散热器的散热效果越好。

散热面积的计算公式为：A=Q/(h×ΔT)其中，A为散热面积，单位为m²；Q为散热功率，单位为W；h为热对流换热系数，单位为W/(m²·℃)；ΔT为设备的工作温度与环境温度之差，单位为℃。

3.散热器材料选择：散热器的材料也会影响其散热性能。

一般来说，散热器的材料应具有良好的导热性能和强度。

常用的散热器材料有铝、铜、铝合金等。

不同的材料具有不同的热传导系数，选择合适的材料可以提高散热器的散热效果。

4.热传导性能计算：热传导性能是指散热器材料的导热能力。

我们可以通过热阻来衡量热传导性能。

热阻的计算公式为：Rt=L/(k×A)其中，Rt为热阻，单位为℃/W；L为材料的长度，单位为m；k为材料的热导率，单位为W/(m·℃)；A为散热器的截面面积，单位为m²。

5.散热器的结构设计：散热器的结构设计也是散热器设计的重要部分。

在结构设计时，需要考虑到散热面积的最大化和散热器的流体阻力。

通常，散热器的散热面积可以通过增加散热片的数量和密度来实现。

而流体阻力则可以通过优化散热片的形状和间距来降低。

总之，散热器的设计需要考虑到多个因素，包括散热功率、散热面积、材料选择、热传导性能和结构设计等。

通过合理的计算和设计，可以达到提高散热效果的目的。

散热器简化设计计算方法

散热器简化设计计算方法散热器是一种用于提高散热效率的设备，其主要功能是将热量从热源中传导出来，以保持设备的正常运行温度。

在设计散热器时，需要考虑散热材料的导热性能、散热面积和风扇的送风量等因素。

下面我们将介绍一种简化的散热器设计计算方法。

首先，计算散热器的理论散热功率。

理论散热功率是指需要散热器冷却的热量总量。

一般来说，可以通过以下公式计算：P=m*c*ΔT其中，P为散热功率，m为热源的质量，c为热源的比热容，ΔT为热源的温度差。

其次，计算散热器的热阻。

热阻是指热量通过散热器时所遇到的阻力，用于描述散热器的散热效率。

一般来说，可以通过以下公式计算：Θ=ΔT/P其中，Θ为散热器的热阻，ΔT为散热器的温度差，P为散热功率。

然后，根据散热器的热阻和散热材料的导热性能来确定散热器的尺寸。

一般来说，散热器的尺寸越大，散热效果越好。

因此，我们可以通过以下公式计算散热器的尺寸：A=Θ/k其中，A为散热器的散热面积，Θ为散热器的热阻，k为散热材料的导热系数。

最后，确定散热器的风扇送风量。

风扇的送风量越大，散热效果越好。

因此，我们可以通过以下公式计算送风量：Q=m*v其中，Q为风扇的送风量，m为空气的质量，v为风扇的速度。

综上所述，散热器的设计可以通过计算散热功率、热阻、散热面积和送风量来确定散热器的尺寸和散热效果。

当然，实际设计中还需要考虑更多因素，如散热器的布局、材料的选择等。

这只是一种简化的设计计算方法，实际设计中还需根据具体情况进行调整和优化。

电控柜风机散热及排风量的计算方法

风机散热及排风量的计算方法方法一：1.1散热计算高压变频器在正常工作时，热量来源主要是隔离变压器、电抗器、功率单元、控制系统等，其中作为主电路电子开关的功率器件的散热、功率单元的散热设计及功率柜的散热与通风设计最为重要。

对igbt或igct功率器件来说，其pn结不得超过125℃，封装外壳为85℃。

有研究表明，元器件温度波动超过±20℃，其失效率会增大8倍。

1.1散热设计注意事项(1)选用耐热性和热稳定性好的元器件和材料，以提高其允许的工作温度;(2)减小设备(器件)内部的发热量。

为此，应多选用微功耗器件，如低耗损型igbt，并在电路设计中尽量减少发热元器件的数量，同时要优化器件的开关频率以减少发热量;(3)采用适当的散热方式与用适当的冷却方法，降低环境温度，加快散热速度。

1.2排风量计算在最恶劣环境温度情况下，计算散热器最高温度达到需求时候的最小风速。

根据风速按照冗余放大率来确定排风量。

排风量的计算公式为：Qf=Q/(Cp*ρ*△T)式中：Qf：强迫风冷系统所须提供的风量。

Q：被冷却设备的总热功耗,W。

Cp=1005J/(kg*℃)：空气比热，J/(kg*℃)。

ρ=1.11(kg/m3)：空气密度，kg/m3。

△T=10℃：进、出口处空气的温差，℃。

根据风量和风压确定风机型号，使得风机工作在效率最高点处，即增加了风机寿命又提高了设备的通风效率。

方法二P风量选择方法，介绍如下：&NBSP;1、首先必须了解一些已知条件：1.1 1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量。

1.2 1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔。

1.3 1卡等于4.2焦尔1.4 空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=0.24(Kcal/Kg℃)1.5 标准状态空气：温度20℃、大气压760mmHg 、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为1200g/M*31.6 CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟。

功率器件热设计及散热计算

功率器件热设计及散热计算引言当前，电子设备的主要失效形式就是热失效。

据统计，电子设备的失效有55％是温度超过规定值引起的，随着温度的增加，电子设备的失效率呈指数增长。

所以，功率器件热设计是电子设备结构设计中不可忽略的一个环节，直接决定了产品的成功与否，良好的热设计是保证设备运行稳定可靠的基础。

功率器件热性能的主要参数功率器件受到的热应力可来自器件内部，也可来自器件外部。

若器件的散热能力有限，则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高，使得器件可靠性降低，无法安全工作。

表征功率器件热能力的参数主要有结温和热阻。

器件的有源区可以是结型器件(如晶体管)的PN结区、场效应器件的沟道区，也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等。

当结温Tj高于周围环境温度Ta时，热量通过温差形成扩散热流，由芯片通过管壳向外散发，散发出的热量随着温差(Tj-Ta)的增大而增大。

为了保证器件能够长期正常工作，必须规定一个最高允许结温 Tj max。

Tj max的大小是根据器件的芯片材料、封装材料和可靠性要求确定的。

功率器件的散热能力通常用热阻表征，记为Rt，热阻越大，则散热能力越差。

热阻又分为内热阻和外热阻：内热阻是器件自身固有的热阻，与管芯、外壳材料的导热率、厚度和截面积以及加工工艺等有关；外热阻则与管壳封装的形式有关。

一般来说，管壳面积越大，则外热阻越小。

金属管壳的外热阻明显低于塑封管壳的外热阻。

当功率器件的功率耗散达到一定程度时，器件的结温升高，系统的可靠性降低，为了提高可靠性，应进行功率器件的热设计。

功率器件热设计功率器件热设计主要是防止器件出现过热或温度交变引起的热失效，可分为器件内部芯片的热设计、封装的热设计和管壳的热设计以及功率器件实际使用中的热设计。

对于一般的功率器件，只需要考虑器件内部、封装和管壳的热设计，而当功耗较大时，则需要安装合适的散热器，通过其有效散热，保证器件结温在安全结温之内正常可靠的工作。

散热计算方法

大功率LED的散热问题：LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。

在大功率LED中，散热是个大问题。

例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。

因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。

另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了。

但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。

其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。

K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系。

在TJ=25℃时，相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为0.9；TJ=115℃时，则降到0.8了。

：TJ=50℃时，寿命为90000小时；TJ=80℃时，寿命降到34000小时；TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。

TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。

大功率LED的散热路径.大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。

图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是NICHIA公司NCCW022的内部结构。

从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。

大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如图4所示。

散热垫的底面与PCB的敷铜面焊在一起，以较大的敷铜层作散热面。

为提高散热效率，采用双层敷铜层的PCB，其正反面图形如图5所示。

这是一种最简单的散热结构。

热是从温度高处向温度低处散热。

大功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。