开关电源热阻计算方法及热管理
开关电源电阻功率计算公式
开关电源电阻功率计算公式在电力系统中,开关电源是一种常见的电源类型,它通过开关器件的开关操作,将直流电源转换为需要的电压和电流输出。
在开关电源中,电阻是一个重要的元件,它在电路中起着限流和功率分配的作用。
因此,了解开关电源电阻功率的计算公式对于电力系统工程师和技术人员来说是非常重要的。
电阻功率的计算公式是基于欧姆定律和功率公式的基础上进行推导的。
欧姆定律表明,电阻的电压和电流之间存在线性关系,即电压等于电流乘以电阻值。
而功率公式则表明,功率等于电压乘以电流。
因此,通过这两个公式可以推导出电阻功率的计算公式。
首先,根据欧姆定律,电阻的电压和电流之间的关系可以表示为:U = I R。
其中,U表示电压,I表示电流,R表示电阻值。
这个公式表明了电阻值对电压和电流的影响,当电阻值增大时,电压和电流的值也会相应增大。
接下来,根据功率公式,功率可以表示为:P = U I。
将欧姆定律中的电压和电流的关系代入功率公式中,可以得到电阻功率的计算公式:P = (I R) I = I^2 R。
这个公式表明了电阻功率与电流的平方成正比,与电阻值成正比。
因此,在开关电源中,如果需要计算电阻功率,可以通过测量电流和电阻值,然后利用上述公式进行计算。
在实际的电力系统工程中,了解开关电源电阻功率的计算公式可以帮助工程师和技术人员更好地设计和优化电路。
通过计算电阻功率,可以确定电阻元件的功率承受能力,从而选择合适的电阻元件。
此外,还可以根据电路的功率需求,合理地分配电阻功率,确保电路的稳定和可靠运行。
除了计算电阻功率,工程师和技术人员还需要注意电阻元件的热设计。
由于电阻元件在工作过程中会产生热量,因此需要考虑散热和温升等问题。
通过计算电阻功率,可以确定电阻元件的热量产生情况,从而进行合理的散热设计,确保电路的安全和稳定。
在实际的电力系统工程中,开关电源电阻功率的计算公式是一个非常重要的工具,它可以帮助工程师和技术人员更好地设计和优化电路。
开关电源热阻计算方法及热管理
开关电源热阻计算方法及热管理、引言我们设计的DC-DC电源一般包含电容、电感、肖特基、电阻、芯片等元器件;电源产品的转换效率不可能做到百分百,必定会有损耗,这些损耗会以温升的形式呈现在我们面前,电源系统会因热设计不良而造成寿命加速衰减。
所以热设计是系统可靠性设计环节中尤为重要的一面。
但是热设计也是十分困难的事情,涉及到的因素太多,比如电路板的尺寸和是否有空气流动。
我们在查看IC产品规格书时,经常会看到R JA、T J、T STG T LEAD等名词;首先R JA是指芯片热阻,即每损耗1W时对应的芯片结点温升,T J是指芯片的结温,T STG是指芯片的存储温度范围,T LEAD是指芯片的加工温度。
、术语解释首先了解一下与温度有关的术语:T J、T A、T C、T T。
由“图1 ”可以看出,T J是指芯片内部的结点温度,T A是指芯片所处的环境温度,T C是指芯片背部焊盘或者是底部外壳温度,T T是指芯片的表面温度。
数据表中常见的表征热性能的参数是热阻R A,R A定义为芯片的结点到周围环境的热阻。
其中T J = T A +(R A *P D)励国空弐遏度Rji T T R M图1.简化热阻模型对于芯片所产生的热量,主要有两条散热路径。
第一条路径是从芯片的结点到芯片顶部塑封体(R JT),通过对流/辐射(R TA)到周围空气;第二条路径是从芯片的结点到背部焊盘(R JC),通过对流/辐射(R CA)传导至PCB板表面和周围空气。
对于没有散热焊盘的芯片,RC是指结点到塑封体顶部的热阻;因为R JC代表从芯片内的结点到外界的最低热阻路径。
三、典型热阻值表1典型热阻从表1可以看出,热阻与PCB板尺寸、空气流动、PCB板厚度、过孔数量等参数都有关系。
四、设计实例某直流降压方案,输出5V,电流1A,转换效率n为90%,环境温度TA为50 C。
使用的电容额定温度100 C,且跟芯片靠的很近,要求芯片TJ温度控制在90 C。
热阻的计算公式和含义
热阻的计算公式和含义
热阻是指导热传递能力的指标,表示物体和材料对热传导的反应
能力,通常用符号R表示,单位是K/W。
在工程应用中,热阻的概念非常重要,它在热管理方面起到了关键性的作用。
热阻的计算公式是R = ΔT / Q,其中ΔT 表示物体两端温度差,Q 表示物体所传递的热量。
该公式的意义是,热阻是物体两端温度差
与热流的比值。
热阻越小,则热传导的能力越强,反之则越弱。
因此,热阻越小的材料越适合用于热传导的应用中。
举个例子来说,假设我们要设计一种散热器,用来降低某个电子
元件的温度。
我们需要选择一种能够提供良好热传导的材料,这个材
料需要具有低的热阻。
当热阻越小,热阻值就越接近于零,因此在相
同的温度差下,热传导能力就会更强。
热阻的单位K/W,其实是由温度单位K和功率单位W组成的。
可以通过改变这两个单位之间的换算比例来改变热阻的大小。
例如,如果
我们把温度单位从K修改为C,那么相应的热阻值就需要乘以1.8。
这
种单位的选择取决于具体的应用场景和需要精度的程度。
总之,热阻在工程应用中扮演着关键角色。
掌握热阻的概念和计
算方法,可以帮助我们更好地设计和选择适合的热传导材料,从而优
化热管理系统,提高热传导效率。
开关电源的热设计方法详解 (1)
开关电源的热设计方法详解 (1)开关电源已普遍运用在当前的各类电子设备上,其单位功率密度也在不断地提高。
高功率密度的定义从1991年的25w/in3、1994年36w/in3、1999年52w/in3、2001年96w/in3,目前已高达数百瓦每立方英寸。
由于开关电源中使用了大量的大功率半导体器件,如整流桥堆、大电流整流管、大功率三极管或场效应管等器件。
它们工作时会产生大量的热量,如果不能把这些热量及时地排出并使之处于一个合理的水平将会影响开关电源的正常工作,严重时会损坏开关电源。
为提高开关电源工作的可靠性,热设计在开关电源设计中是必不可少的重要一个环节。
1.热设计中常用的几种方法为了将发热器件的热量尽快地发散出去,一般从以下几个方面进行考虑:使用散热器、冷却风扇、金属pcb、散热膏等。
在实际设计中要针对客户的要求及最佳费/效比合理地将上述几种方法综合运用到电源的设计中。
2.半导体器件的散热器设计由于半导体器件所产生的热量在开关电源中占主导地位,其热量主要来源于半导体器件的开通、关断及导通损耗。
从电路拓扑方式上来讲,采用零开关变换拓扑方式产生谐振使电路中的电压或电流在过零时开通或关断可最大限度地减少开关损耗但也无法彻底消除开关管的损耗故利用散热器是常用及主要的方法。
2.1 散热器的热阻模型由于散热器是开关电源的重要部件,它的散热效率高与低关系到开关电源的工作性能。
散热器通常采用铜或铝,虽然铜的热导率比铝高2倍但其价格比铝高得多,故目前采用铝材料的情况较为普遍。
通常来讲,散热器的表面积越大散热效果越好。
散热器的热阻模型及等效电路如上图所示pc:功率管工作时损耗pc(max):功率管的额定最大损耗tj:功率管节温tjmax:功率管最大容许节温ta:环境温度tc:预定的工作环境温度θs:绝缘垫热阻抗θc:接触热阻抗(半导体和散热器的接触部分)θf:散热器的热阻抗(散热器与空气)θi:内部热阻抗(pn结接合部与外壳封装)θb:外部热阻抗(外壳封装与空气)构造、所用材料、外部封装内的填充物直接相关。
开关电源关键元件热阻计算方法及热管理
开关电源一、引言我们设计的DC-DC电源一产品的转换效率不可能做到百分面前,电源系统会因热设计不良中尤为重要的一面。
但是热设计尺寸和是否有空气流动。
我们在查看IC产品规格书时片热阻,即每损耗1W时对应的芯度范围,T LEAD是指芯片的加工温度二、术语解释首先了解一下与温度有关的内部的结点温度,T A是指芯片所处T T是指芯片的表面温度。
数据表中常见的表征热性能的参其中T J = T A +(R JA *P D)对于芯片所产生的热量,顶部塑封体(R JT),通过对流/辐射盘(R JC),通过对流/辐射(R CA)传导对于没有散热焊盘的芯片的结点到外界的最低热阻路径三、典型热阻值关电源热阻计算方法及热管理电源一般包含电容、电感、肖特基、电阻、百分百,必定会有损耗,这些损耗会以温升不良而造成寿命加速衰减。
所以热设计是系设计也是十分困难的事情,涉及到的因素太格书时,经常会看到R JA、T J、T STG、T LEAD等名词应的芯片结点温升,T J是指芯片的结温,T工温度。
关的术语:T J、T A、T C、T T。
由“图1”可以片所处的环境温度,T C是指芯片背部焊盘或者的参数是热阻R JA,R JA定义为芯片的结点到图1.简化热阻模型,主要有两条散热路径。
第一条路径是从辐射(R TA)到周围空气;第二条路径是从芯传导至PCB板表面和周围空气。
芯片,R JC是指结点到塑封体顶部的热阻;因为径。
表1典型热阻、芯片等元器件;电源温升的形式呈现在我们是系统可靠性设计环节素太多,比如电路板的等名词;首先R JA是指芯T STG是指芯片的存储温可以看出,T J是指芯片或者是底部外壳温度,点到周围环境的热阻。
是从芯片的结点到芯片从芯片的结点到背部焊因为R JC代表从芯片内从表1可以看出,热阻与PCB板尺寸、空气流动、PCB板厚度、过孔数量等参数都有关系。
四、设计实例某直流降压方案,输出5V,电流1A,转换效率η为90%,环境温度TA为50℃。
电阻的热阻如何计算公式
电阻的热阻如何计算公式在物理学和工程学中,热阻是一个重要的概念,它用来描述物质对热量传导的阻力。
在电路中,电阻也是一个常见的元件,它能够限制电流的流动。
那么,电阻的热阻又是如何计算的呢?本文将介绍电阻的热阻计算公式,并且讨论一些相关的物理概念。
首先,我们来了解一下什么是热阻。
热阻是描述物质对热量传导的阻力的物理量,它通常用符号R表示,单位是摄氏度每瓦特(℃/W)。
热阻越大,表示物质对热量传导的阻力越大,热量传导的速度越慢。
在实际应用中,我们常常需要计算电路中电阻的热阻,以便设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
接下来,我们来看一下电阻的热阻如何计算。
在电路中,电阻的热阻可以通过以下公式来计算:Rth = (T2 T1) / P。
其中,Rth表示热阻,单位为℃/W;T2表示电阻的工作温度,单位为摄氏度;T1表示环境温度,单位为摄氏度;P表示电阻的功率,单位为瓦特。
这个公式的意思是,热阻等于电阻的工作温度与环境温度之差,除以电阻的功率。
这个公式告诉我们,热阻取决于电阻的工作温度、环境温度和功率。
当电阻的工作温度升高,热阻也会随之增加;当环境温度升高,热阻也会随之增加;当电阻的功率增加,热阻也会随之增加。
通过这个公式,我们可以计算出电路中电阻的热阻,从而设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
除了上面介绍的计算公式之外,我们还可以通过其他方法来计算电路中电阻的热阻。
例如,我们可以使用热阻测试仪来直接测量电阻的热阻。
这种方法可以得到更准确的结果,但是需要专门的仪器和设备,成本较高。
在实际应用中,我们还需要考虑一些其他因素,例如电路中其他元件的热阻、散热系统的设计等。
这些因素都会影响电路中电阻的工作温度和热阻。
因此,在设计电路时,我们需要综合考虑这些因素,确保电路能够正常工作并且不会因为过热而损坏。
总之,电阻的热阻是一个重要的物理概念,在电路设计和散热系统设计中起着关键的作用。
通过合适的计算方法和实验手段,我们可以准确地计算出电路中电阻的热阻,并且设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
power dissipation 热阻 计算
power dissipation 热阻计算热阻是电子设备中一个重要的参数,它影响着设备的散热性能和性能表现。
在计算热阻时,我们需要考虑多个因素,如材料性质、温度变化等。
本文将向您介绍热阻的计算方法,帮助您更好地理解这一重要参数。
一、热阻的基本概念热阻是一个物体在热传递过程中,热源与散热器之间的阻力,它反映了物体在热交换中的性能。
热阻通常用℃/W表示,即温度变化与功率的倒数之比。
二、计算热阻的方法1. 确定材料性质:首先,我们需要确定设备所使用的材料性质,如导热系数、热膨胀系数等。
这些因素直接关系到设备的散热性能。
2. 确定结构布局:其次,我们需要确定设备的外形和内部结构,这些因素将影响热传导路径和散热效率。
3. 模拟计算:根据材料性质和结构布局,我们可以使用专门的软件进行模拟计算,得到设备的热阻值。
4. 调整优化:根据计算结果,我们可以对设备进行优化调整,以提高散热性能。
三、案例分析假设我们有一个简单的电子设备,其结构布局和材料性质如下:芯片功率为10W,散热器面积为1平方厘米,导热系数为20W/m·K,热膨胀系数为1×10-6℃-1。
根据这些参数,我们可以使用专门的软件进行模拟计算,得到该设备的热阻值为25℃/W。
四、结论通过以上计算方法,我们可以得出设备的热阻值,并根据该值进行优化调整,以提高设备的散热性能和稳定性。
在实际应用中,热阻的计算和优化对于电子设备的性能表现和寿命有着至关重要的影响。
因此,了解热阻的计算方法并掌握相关技能,对于电子工程师来说是非常重要的。
总的来说,热阻的计算是一个需要综合考虑多个因素的过程。
通过深入理解热阻的概念和方法,我们可以更好地评估和优化电子设备的散热性能,从而提升整体性能和稳定性。
热阻的计算方法
热阻的计算方法“哎呀,这夏天可真是热得受不了啊!”我一边擦着汗,一边对朋友抱怨着。
这是一个炎热的午后,我和朋友走在大街上,炽热的阳光毫不留情地洒在我们身上。
周围的空气仿佛都被加热得扭曲了,路边的树木也都无精打采地耷拉着叶子。
“可不是嘛,感觉自己就像在蒸笼里一样。
”朋友回应道。
“那你说这热量是怎么传递的呀?”我突然好奇地问道。
“这你就不知道了吧,这就涉及到热阻啦!”朋友得意地说。
“热阻?那是什么东西啊?”我一脸疑惑。
朋友开始给我讲解起来:“热阻就好比是热量传递过程中的一种阻碍,就像我们走路遇到的障碍一样。
它可以影响热量传递的快慢呢。
”“哦,原来是这样啊,那热阻是怎么计算的呢?”我追问。
“嘿嘿,这可就有点复杂咯。
热阻的计算要考虑好多因素呢,比如材料的导热性能啊,物体的形状和尺寸啊等等。
”朋友耐心地解释着。
我不禁感叹道:“哇,这还挺神奇的呀!那不同的材料热阻肯定不一样咯?”“那当然啦!像金属的导热性能就好,热阻就小,而像木头之类的,热阻就相对大一些。
”朋友笑着说。
我陷入了沉思:“那这热阻的概念在生活中岂不是很有用?”“对啊,比如我们家里的隔热材料,就是利用热阻的原理来减少热量传递,让我们夏天能凉快一点呀。
”朋友说。
我突然觉得这看似简单的热阻,其实蕴含着这么多的奥秘。
就像我们的生活一样,很多看似平常的事物,背后都有着不为人知的一面。
我们要保持好奇心,去探索,去发现。
我想,这热阻的计算方法就像是一把钥匙,能打开我们对热量传递这个神秘世界的理解之门。
它让我们能更好地掌握热量的流动,从而在生活中做出更明智的选择。
无论是选择合适的建筑材料,还是设计更节能的设备,热阻的计算都有着重要的意义。
所以啊,可别小看了这热阻的计算方法哟!。
热阻温升计算公式
热阻温升计算公式好的,以下是为您生成的关于“热阻温升计算公式”的文章:在我们的日常生活和各种工程应用中,热阻温升可是个相当重要的概念。
你可能会觉得这东西离咱普通人很远,其实啊,它就在我们身边,只是你没留意罢了。
比如说,你用手机玩游戏玩久了,手机是不是会发烫?这发烫的程度就和热阻温升有关系。
再比如说,你家的电脑主机,运行大型程序时间长了,风扇呼呼转,机箱也热得不行,这里面也有热阻温升在“捣乱”。
那到底啥是热阻温升计算公式呢?其实它就是用来计算由于热阻存在,导致温度升高的一个工具。
热阻就好比是一条道路上的阻碍,热量想要通过就得费点劲儿,而这个费劲的程度就决定了温度会升高多少。
咱们先来看这个公式:温升ΔT = P × Rth 。
这里的ΔT 就是温升啦,P 表示的是发热功率,Rth 呢就是热阻。
打个比方吧,假设一台电脑的 CPU 发热功率是 100 瓦,它和散热器之间的热阻是 0.1 摄氏度/瓦。
那通过这个公式一算,温升ΔT = 100× 0.1 = 10 摄氏度。
这就意味着,如果环境温度是 25 摄氏度,那 CPU的温度就会升高到 35 摄氏度。
热阻温升计算公式在很多领域都大有用处。
像电子设备的设计中,工程师们就得靠它来确保设备不会因为过热而出问题。
比如说设计手机的时候,得考虑到芯片的发热功率,还有和外壳之间的热阻,算好了温升,才能保证咱们用手机的时候不会被烫到。
我还记得有一次,我自己在家捣鼓一个小电子制作。
当时我用了一个功率有点大的电阻,也没太在意散热的问题。
结果东西做好一通电,没一会儿就闻到一股焦糊味儿,手一摸那个电阻,烫得要命!这就是没好好算热阻温升吃的亏呀。
在工业生产中,热阻温升计算公式也是必不可少的。
比如大型机器的运转,要是热阻没处理好,温度升得太高,机器可能就会出故障,甚至引发安全事故。
对于咱们普通人来说,了解热阻温升计算公式虽然不能让咱马上变成专家,但至少能让咱们在碰到一些和温度相关的问题时,多一点思考的方向。
09、开关电源的热设计
80~85
100 70~100 150~200 75~85 15~200
薄膜电容
60~130
变压器、扼流 圈
95
散热设计
5
热阻概念R
R Tj Ta
T T j Ta R Pd Pd
自然大气空间
oC
/W
Pd
热阻=温度差/热源功率
串并联方法与电阻相同
散热设计
6
散热设计的要求 (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。如选用耐热性能较好的硅三极管取代热性能较差的锗三极管、 触点材料尽量以铂银取代铜。 (2)减小电源内部的发热量。为此,应尽量选用小功率执行元件,如 用晶体管代替真空管,选用小功率变压器或者不用变压器,多选用微 功耗器件并在电路设计中尽量减少发热元器件的数量,选取热负荷时 应留有适当的储备量。 (3)用冷却的方法降低环境温度加快散热速度。 在室温下,对热阻的要求不大于30℃/W时, 可不考虑散热问题。 对热阻的要求在5℃/W - 4℃/W时, 可用叉指形散热器散热。 在4oC/W一0.2oC/W时,可用型材散热器。 在1℃/W一0.05℃/W时,可用强制风冷。 在0.1oC/W一0.02oC/W时,可用水冷。 当对热阻的要求低于0.02℃/W时,可考虑用热管.
hi-界面的热导系数 与光洁度、表面受压大小、填充材料有关
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散热设计
接触热阻( R(C- )参考数据
S)
垫片材料 无垫片 铝泊 铜泊 云母 聚酯薄膜 氧化铍瓷片 氧化铝瓷片 氮化硼瓷片
垫片厚度
接触热阻R(C-S) (oC/W) 加硅脂 0.24 无硅脂 0.33 0.28-0.30 0.30-0.32 0.4 0.60-0.61 0.30-0.31 0.5 0.46-0.49 1.00-1.16 0.8 0.97-1.04 0.65-0.68
mosfet热阻计算
mosfet热阻计算【原创版】目录一、MOSFET 热阻的概念及重要性二、MOSFET 热阻的计算方法三、MOSFET 热阻的影响因素四、如何提高 MOSFET 的热阻性能五、总结正文一、MOSFET 热阻的概念及重要性MOSFET(金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管)是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件,用于开关、放大和调制等电路中。
在 MOSFET 工作过程中,会产生热量,而热阻则是热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小。
热阻的大小直接影响着 MOSFET 的温升,进而影响其性能和寿命。
因此,了解和计算 MOSFET 的热阻具有重要意义。
二、MOSFET 热阻的计算方法MOSFET 的热阻主要包括静态热阻和动态热阻两部分。
静态热阻是指在静态工作状态下,MOSFET 产生的热量与温升之间的比值。
动态热阻则是指在动态工作状态下,MOSFET 产生的热量与温升之间的比值。
静态热阻的计算公式为:Rjc = (Tcmax - Tj) / P,其中,Tcmax 表示壳温,Tj 表示结温,P 表示功耗。
动态热阻的计算公式为:Rjc = ΔQ / (A * ΔT),其中,ΔQ 表示热量变化,A 表示 MOSFET 的表面积,ΔT 表示温度变化。
三、MOSFET 热阻的影响因素MOSFET 的热阻受到多种因素的影响,主要包括以下几点:1.结温:结温越高,热阻越大。
因为结温越高,MOSFET 内部产生的热量越多,需要通过更大的热阻来限制温升。
2.表面温度:表面温度越高,热阻越大。
因为表面温度越高,MOSFET 与环境之间的温差越大,需要通过更大的热阻来限制热量流失。
3.功耗:功耗越大,热阻越大。
因为功耗越大,MOSFET 产生的热量越多,需要通过更大的热阻来限制温升。
4.封装:封装形式不同,热阻也会有所不同。
例如,相同功率的 MOSFET,采用不同的封装形式,其热阻值可能有很大差异。
开关电源的热分析与计算
方法:
a、优选控制方式:软开关技术(QR,LLC,有源钳位),移相控制技术,同步整流 b、选用低功耗的器件:CoolMOS,SiC diode,高磁导率的磁性材料等 c、根据应用的场合,做好元器件的降额设计
Ths=PD*Rθ sa+Ta
同样可以得出耗散功率的计算公式
PD=(Ths+Ta)/Rθ sa
焊盘大小对散热的影响:
如右图是PCB上铜箔厚度为2OZ(约70um 56.7g)焊盘面积与热阻的对应关系,由图可以看 出,当散热焊盘面积大于0.2in2时,热阻对应约 0.5℃/W,即使再继续加大焊盘面积,但热阻基本 不变,也就是说对散热不再有帮助,所以说散热 焊盘的面积也不越大越好。
热路与温度的计算
结温的计算:
从以上几个热电路可以看出,结温等于热路中温升之和再加上环境温度。 即 Tjmax=PD*(Rθ
jc
+Rθ cs+Rθ sa)+Ta
例:某大功率工业电源的PFC电路,经计算IGBT的损耗为15W,升压二极管损耗为17W,
两管同时装在一个散热器上;IGBT芯片到外壳的热阻为0.85℃/W,升压二极管到 外壳的热阻为1.9℃/W,绝缘矽胶片与散热膏的总热阻为0.7℃/W,散热器的热阻 为1.3℃/W;环境温度为60℃,求IGBT与二极管芯片的结温。 解:根据题意可以画出等效热电路(略) 对于IGBT,有 Tjmax1=(15+17)*1.3+(0.85+0.7)*15+60 =41.6+23.25+60 =124.85 ℃ 对于Diode,有 Tjmax2=(15+17)*1.3+(1.9+0.7)*17+60 =41.6+44.2+60 =145.8 ℃
热阻计算[详解]
热阻计算热阻计算2008-01-13 22:21一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc 的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa)。
Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片的热阻。
没有散热片时,Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)。
Rca表示外壳至空气的热阻。
一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。
厂家规格书一般会给出,Rjc,P等参数。
一般P是在25度时的功耗。
当温度大于25度时,会有一个降额指标。
举个实例:一、三级管2N5551规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P),Rjc是83.3度/W。
此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度。
芯片最高温度一般是不变的。
所以有Tc=150-Ptc*83.3,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗。
假设管子的功耗为1W,那么,Tc=150-1*83.3=66.7度。
注意,此管子25度(Tc)时的功率是1.5W,如果壳温高于25度,功率就要降额使用。
规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度)。
我们可以用公式来验证这个结论。
假设温度为Tc,那么,功率降额为0.012*(Tc-25)。
则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。
把此时的条件代入公式得出:Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))×83.3,公式成立。
一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj。
公式变为:Tj=Tc+P*Rjc同样与2N5551为例。
假设实际使用功率为1.2W,测得壳温为60度,那么:Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了!按照降额0.012W/度的原则,60度时的降额为(60-25)×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W。
开关电源节温计算公式
开关电源节温计算公式在电子设备中,开关电源是一种常见的电源供应方式,它具有高效率、小体积和稳定性好的特点,因此被广泛应用于各种电子设备中。
然而,由于其工作原理的特殊性,开关电源在工作过程中会产生一定的热量,这就需要对其进行节温设计,以确保其稳定可靠的工作。
而要进行节温设计,就需要对开关电源的热量进行计算,下面就介绍一下开关电源节温计算公式。
首先,我们需要了解一下开关电源的工作原理。
开关电源是通过将输入的直流电压转换为高频交流电压,然后通过变压器进行变压,最终得到所需要的输出电压。
在这个过程中,由于开关管的导通和关断,会产生一定的开关损耗,这就会导致开关电源产生一定的热量。
因此,要对开关电源进行节温设计,就需要对其产生的热量进行计算。
开关电源的热量主要由两部分组成:一部分是开关管的损耗产生的热量,另一部分是变压器和电感元件的损耗产生的热量。
其中,开关管的损耗可以通过其导通和关断时的电压和电流来计算,而变压器和电感元件的损耗则可以通过其电流和电阻来计算。
因此,我们可以通过以下的公式来计算开关电源的热量:P = Psw + Ptra。
其中,P表示开关电源的总热量,Psw表示开关管的损耗产生的热量,Ptra表示变压器和电感元件的损耗产生的热量。
对于开关管的损耗产生的热量Psw,可以通过以下的公式来计算:Psw = Vce Ic (Ton fs + Toff (1-fs))。
其中,Vce表示开关管的导通时的电压降,Ic表示开关管的导通时的电流,Ton表示开关管的导通时间,Toff表示开关管的关断时间,fs表示开关管的导通时间占整个周期的比例,fs = Ton / (Ton + Toff),而fs的值可以通过开关管的工作频率fs来确定,fs = 1 / T,其中T为开关管的工作周期。
对于变压器和电感元件的损耗产生的热量Ptra,可以通过以下的公式来计算:Ptra = Itra^2 Rtra。
其中,Itra表示变压器和电感元件的电流,Rtra表示变压器和电感元件的电阻。
电源热阻计算公式
电源热阻计算公式电源热阻是指电源在工作时,热量传递的阻力大小。
它在电子电路设计和热管理中可是个相当重要的概念。
咱们先来说说电源热阻的计算公式到底是啥。
简单来讲,电源热阻Rth 可以通过热量变化(Q)除以温度差(ΔT)来计算,也就是 Rth = ΔT / Q 。
举个例子吧,就说我之前参与过的一个项目。
那是给一家小型工厂设计一套自动化控制系统,其中电源部分的稳定性至关重要。
我们在测试一款新电源的时候,发现它在高负载下温度上升得特别快。
通过测量,在特定时间内产生的热量是 50 焦耳,而温度从 25℃升高到了60℃,温度差就是 35℃。
按照公式一算,电源热阻就是 35÷50 =0.7℃/J 。
这就意味着,每产生 1 焦耳的热量,电源的温度就会升高0.7℃。
知道了这个热阻数值,就能更好地评估电源的散热性能。
如果热阻太大,那散热就成问题啦,可能会影响电源的寿命甚至整个系统的稳定性。
再深入一点说,电源热阻还跟很多因素有关。
比如说电源的封装材料,像陶瓷封装和塑料封装,它们的热阻就不一样。
陶瓷封装一般导热性能更好,热阻相对较小。
还有电源内部的结构设计,线路布局合理、元件摆放恰当的话,热量就能更顺畅地传递出去,热阻也就小一些。
另外,环境因素也会对电源热阻产生影响。
在通风良好的环境中,热量能更快地散发出去,温度差相对较小,热阻也就跟着降低。
相反,在封闭狭小的空间里,散热困难,热阻就会增大。
还记得有一次,我们在一个闷热的小机房里调试设备。
那里面又挤又热,电源的散热成了大问题。
就算电源本身的热阻不算大,可在那种恶劣环境下,温度还是蹭蹭往上涨。
这让我们深刻认识到,要想保证电源的正常工作,不仅要选好电源,还要给它创造一个良好的工作环境。
总之,电源热阻计算公式虽然看起来简单,但背后涉及的知识和实际应用可不少。
在电子电路设计中,咱们得综合考虑各种因素,才能确保电源的稳定可靠工作,让整个系统不出岔子。
所以啊,可别小看了这个小小的热阻计算公式,它可是能在关键时刻发挥大作用的!。
开关电源的热分析与计算
对开关电源的热分析与计算的积极意义:
能精确计算元器件的温升,为电源寿命计算提供依据 通过对系统的整体温升分析与计算,为器件的选型与降额设计提供依据 通过对元器件热分析与计算,为散热方式与散热器件的选择提供依据 能有效控制整体温升,降低元器件的早期失效率,大大提升可靠性
热设计的目标
确保任何的元器件不超过它的最大工作节温
散热方式分析与选择
强迫对流:
热源将热量以热传导方式传至导热介质,再由介质传至散热片基部,由基部将热 量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流,将热量散发到空气中。
风道的设计原则:
风道尽可能短,缩短风道长度可以降低风道的阻力; 尽可能采用直线形风道设计,局部阻力小; 风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致,以避免因变换截面而增加阻力损失,截 面形状可为园形,也可以是正方形或长方形; 进风口的结构设计尽量使其对气流的阻力最小,还要考虑防尘,需综合考虑二者 的影响。 如果发热分布均匀, 元器件的间距应均匀,以使风均匀流过每一个发热源. 如果发热分布不均匀,在发热量大的区域元器件应稀疏排列,而发热量小的区域 元器件布局应稍密些,或加导流条,以使风能有效的流到关键发热器件。
散热方式分析与选择
传导散热:
具有温度差异的两个直接接触的物体或物体内部个部分之间发生的热传递。 本质是分子动能的相互传递。
其中: P:传递的热流(功率)(W) A:与热传输方向垂直的单元端面积(cm2) L:热传输单元的长度(cm) (T1-T2):热传输单元两边的温度差(℃) K:材料的导热率,量纲为W/(cm2•℃)
温升的推荐值:
任何情况下,器件与整个电源内部环境以及外壳的温升不要超出60℃ 即 Δ T ≤ 60℃
ldo热阻计算
ldo热阻计算摘要:1.概述ldo 热阻计算2.ldo 热阻计算的原理3.ldo 热阻计算的方法4.ldo 热阻计算的实际应用5.总结正文:一、概述ldo 热阻计算ldo 热阻计算,是指在低差分(LDO)电源系统中,通过计算热阻来评估系统性能的一种方法。
热阻是反映电子设备中热量产生、传递和耗散特性的参数,对于保证系统稳定运行具有重要意义。
在实际应用中,通过ldo 热阻计算,可以为电子工程师提供优化电源系统设计的依据。
二、ldo 热阻计算的原理ldo 热阻计算的原理主要基于热阻的定义和热量传递的基本规律。
热阻是指在单位温差下,通过单位面积的热量流密度。
对于一个电子器件而言,热阻可以表示为器件内部的热阻和器件与环境之间的热阻之和。
通过计算这两个热阻,可以得到整个系统的热阻,从而评估系统的热性能。
三、ldo 热阻计算的方法1.器件内部热阻计算:器件内部热阻通常由材料的比热容、密度和热传导系数等参数决定。
计算时,可以采用热阻公式:R_th = (k * A) / (d * Q),其中k 为热传导系数,A 为器件截面积,d 为器件厚度,Q 为器件产生的热量。
2.器件与环境之间的热阻计算:通常采用牛顿冷却定律进行计算。
牛顿冷却定律表示为:R_env = U^2 * t / (k * A),其中U 为环境与器件之间的温差,t 为器件散热时间,k 为环境与器件之间的热传导系数,A 为器件截面积。
3.系统热阻计算:将器件内部热阻和器件与环境之间的热阻相加,即可得到系统的热阻:R_sys = R_th + R_env。
四、ldo 热阻计算的实际应用ldo 热阻计算在实际应用中具有重要意义。
通过对系统热阻的计算,可以了解系统在高温环境下的散热性能,从而采取相应的优化措施,如增加散热片、选择热传导性能更好的材料等。
此外,通过对不同电源系统方案的热阻计算,可以为电子工程师提供参考,帮助他们选择性能更优的电源系统。
五、总结总之,ldo 热阻计算是一种评估低差分电源系统性能的有效方法。
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开关电源热阻计算方法及热管理
我们设计的DC-DC电源一般包含电容、电感、肖特基、电阻、芯片等元器件;电源产品的转换效率不可能做到百分百,必定会有损耗,这些损耗会以温升的形式呈现在我们面前,电源系统会因热设计不良而造成寿命加速衰减。
所以热设计是系统可靠性设计环节中尤为重要的一面。
但是热设计也是十分困难的事情,涉及到的因素太多,比如电路板的尺寸和是否有空气流动。
我们在查看IC产品规格书时,经常会看到R
JA 、T
J
、T
STG
、T
LEAD
等名词;首先R
JA
是指芯
片热阻,即每损耗1W时对应的芯片结点温升,T
J 是指芯片的结温,T
STG
是指芯片的存储温
度范围,T
LEAD
是指芯片的加工温度。
二、术语解释
首先了解一下与温度有关的术语:T
J 、T
A
、T
C
、T
T。
由“图1”可以看出,T
J
是指芯片
内部的结点温度,T
A 是指芯片所处的环境温度,T
C
是指芯片背部焊盘或者是底部外壳温度,
T
T
是指芯片的表面温度。
数据表中常见的表征热性能的参数是热阻R
JA ,R
JA
定义为芯片的结点到周围环境的热阻。
其中T
J = T
A
+(R
JA
*P
D
)
图1.简化热阻模型
对于芯片所产生的热量,主要有两条散热路径。
第一条路径是从芯片的结点到芯片
顶部塑封体(R
JT ),通过对流/辐射(R
TA
)到周围空气;第二条路径是从芯片的结点到背部焊
盘(R
JC ),通过对流/辐射(R
CA
)传导至PCB板表面和周围空气。
对于没有散热焊盘的芯片,R
JC 是指结点到塑封体顶部的热阻;因为R
JC
代表从芯片内
的结点到外界的最低热阻路径。
三、典型热阻值
表1典型热阻
从表1可以看出,热阻与PCB板尺寸、空气流动、PCB板厚度、过孔数量等参数都有关系。
四、设计实例
某直流降压方案,输出5V,电流1A,转换效率η为90%,环境温度TA为50℃。
使用的电容额定温度100℃,且跟芯片靠的很近,要求芯片TJ温度控制在90℃。
首先系统的损耗PD=VOUT*IOUT*(1/η-1)=5*1*(1/0.9-1)=0.56W
假定所有损耗都算在芯片上,可以计算出:
热阻RJA≤(90℃-50℃)/0.56≤71.4℃/W
Part.1 PCB板尺寸
选用芯片的热阻要低于71.4℃/W,选用SOP8-EP芯片,其RJA为60℃/W,仍需要设计一个PCB板或散热片来把热量从塑封体传到周围空气。
在只有自然对流(即没有空气流动)及没有散热片的情况下,一个两面都覆铜的电路板上,根据经验法则需要的电路板面积可用如下方程估算得到:
Part.2 散热孔
散热孔对应的热阻方程:
通过以上公式可知,增加散热孔的数量可以有效降低过孔的热阻。
Part.3 铜箔厚度
铜箔对应的热阻方程:
其中λCu=4W/cm℃,长度和宽度单位都是厘米,可以通过增加铜箔厚度来降低热阻。
Part.4 散热片
散热片可以有效的降低芯片的温度,但是散热片的位置也很重要。
对于贴片元器件,散热片可以直接放置在芯片塑封体顶部,如“图2”所示,但是由于芯片塑封体的热阻较大,且散热片与其接触不良,会降低散热片的性能。
也可以将散热片与芯片背部的过孔相连,提高散热片的性能。
图2.散热片的摆放位置
Part.5 风冷
在产品空间范围比较大,且不是密封的环境内,可以通过小功率的风扇产生气流,这样可以显著降低系统整体的热阻。
Part.6 灌胶
对于要求防水、防尘、防震动的产品,可以通过在密封的模具中灌入导热硅脂,使电源系统元器件通过导热硅脂将热量传递到外壳,进而将热量散出去。