功率器件散热设计方法
功率器件热设计及散热器的优化设计
功率器件热设计及散热器的优化设计1 表征功率器件热性能的主要参数功率器件应用时所受到的热应力可能来自器件内部，也可能来自器件外部。
器件工作时所耗散的功率要通过发热形式耗散出去。
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，无法安全正常工作。
表征功率器件热能力的参数主要有结温和热阻。
一般将功率器件有源区称为结，器件的有源区温度称为结温。
这些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T j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-T a）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 Tjmax。
Tjmax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，金属管壳的外热阻就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。
2 功率器件热设计功率器件热设计是要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。
其主要关系如图1所示。
对于一般的功率器件，在生产工艺阶段，就要充分考虑器件内部、封装和管壳的热设计，当功率器件功耗较大时，依靠器件本身的散热（芯片、封装及管壳的热设计）并不能够满足散热要求。
功率器件结温可能会超出安全结温，此时需要安装合适的散热器，通过散热器有效散热，保证器件结温在安全结温之内且能长期正常可靠的工作。
贴片mos管散热方式
贴片mos管散热方式
贴片MOS管的散热方式通常包括以下几种：
1. 顶部散热封装：通过将散热器直接连接到器件的引线框架来实现散热。
这种方式利用了金属的高热导率，通常是铝制散热器，其热导率在100-210 W/mK之间，可以有效降低热阻。
2. PCB铺铜散热：增加MOS管下方PCB的敷铜面积，可以通过过孔到背面或者使用铝基板、铜基板来提高散热效果。
3. 外置散热器：在MOS管旁边焊接一个简单的铁架子作为散热器，并将其与地连接，这是一种成本较低的散热方法。
4. 导热硅胶：使用导热硅胶的设计直接接触散热，如果MOS管外壳不能接地，可以采用绝缘垫片隔离后再用导热硅脂进行散热。
5. 硅胶片：使用硅胶片覆盖MOS管，除了散热作用外，还可以防止静电损坏。
6. 增加露面积和打孔：紧贴PCB板，增加MOS管的露面积，并在PCB上打孔，以减少空气热阻，帮助散热。
7. 改变封装方式：如果散热仍不充分，可以考虑使用DIP封装，直接将MOS管钉在散热器上，或者采用水冷等更极端的散热方式。
总的来说，在选择散热方式时，需要根据实际的应用需求、MOS管的功率大小以及工作环境等因素综合考虑。
有效的散热设计对于保证电子器件的稳定运行和延长使用寿命至关重要。
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。
SVG功率器件散热结构设计
SVG功率器件散热结构设计摘要：随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响。
其中，各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，导致了一系列不良影响。
无功功率的存在，使得电力输电系统和重工业应用领域面临着各种各样的问题和挑战。
电力输配电面临电压波动、低功率因数以及电压失稳等问题；重工业应用，特别是快速、冲击性负载，可能导致供电网的电压不平衡、电压波动和闪变等问题。
关键词：散热结构设计svgabstract: with the modern power electronic equipment nonlinear load power grid of access, make the power supply quality have been affected. among them, the of all kinds of power electronic switching device application and load of the frequent volatility is the most main interference sources, led to a series of adverse effects. reactive power and allows for the existence of electric power transmission system and heavy industry application fields faced all kinds of problems and challenges. electricity transmission and distribution face voltage fluctuation, low power factor and the voltage stability; heavy industry application, especially fast, impact load, can lead to gongdianwang voltage unbalance, voltage fluctuations and flicker.keywords: heat dissipation structure design svg中图分类号：tu318文献标识码：a文章编号：引言：svg是当今最先进的无功补偿装置，能对动态无功负荷的功率因数校正；改善电压调整；提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；降低过电压；减少电压闪烁；减少电压和电流的不平衡。
散热设计
散热设计浅谈我先根据个人的一点经验，总结出来随便谈谈。
根据热传导的途径来说，散热相应有以下三种主要方式：一、传导散热1、良好接触面：要求发热件与散热片要有良好接触，尽可能降低接触热阻，所以最好有较大的接触面，接触面还需要有较高的光洁度，为了弥补因接触面的粗糙而导致的贴合不良，可以在中间涂抹导热脂，可以有效降低接触热阻；2、良好的导热材料：铜、铝都有较好的导热性能，铜的导热系数虽然优于铝，但铜有密度太高、价格贵的缺点，所以实际应用中铝材是应用最多；3、散热片固定方式：这个也是比较重要的一环，如果不能把发热件与散热片良好接触，也是无法有效把热量传导到散热器上的，应用中有直接用螺丝钉紧固的，也有用压板或弹簧片压固的，可以根据需要选择设计，需要说明的是，有些功率器件和散热片之间有绝缘要求，中间选用的绝缘材料就一定要选用低热阻的材料，比如：聚脂薄膜、云母片等，实际安装中还要注意固定位置应使用受力均匀分布；4、散热片的形状：包括页片与基材的形状尺寸，要有尽可能加大散热表面积，这样散热片的热量才能快速与周围空气对流，比如说增加页片数目、在页片上做波浪纹都是好办法；基材要厚一些比较好，长而薄的散热片效率很差，在远端基本上是不起作用的了；二、对流散热1、自然对流：发热器件或者散热片的热量可以是依靠自然对流散热，这样的话，发热件或者散热片最好以长边取为垂直方向为佳，而且要尽量使散热片的横断面与水平面方向平行，因为热空气是上升的，这样才比较有利于空气流通，象单面页片式的散热器就比较适合安装在机体背板以自然对流方式散热；2、强制对流：采用风扇强制吸、排的方式拉动一个风场来加强空气对流，是比较有效的散热方式，可以根据需要选择合适的风扇规格与数目，在设计上要注意的有这么几点：A、各风扇风场方向要一致，不要互相打架，否则会产生紊流，效率肯定大打折扣，对机箱内部来说最好有相应的进风口与出风口，可以参考一下下面的附图，是一块显卡的散热设计；B、采用强制风冷时，对于页片式散热片来说，要使页片方向与风道气流方向一致；C、机箱上要根据风场的需要留出相应的散热孔，散热孔并非越多、越大就越好，首先散热孔的大小根据不同的安规等级有相应限制，还要考虑EMI的要求（可以参考一下附图）；另外，重为重要的是：散热孔的分布要与风道气流的流向吻合。
电力电子技术中的热管理与散热设计
电力电子技术中的热管理与散热设计在电力电子技术领域中，热管理与散热设计扮演着至关重要的角色。
随着电子设备功率密度的不断增加和体积的不断减小，有效的热管理成为了确保设备性能和可靠性的关键。
本文将深入探讨电力电子技术中的热管理与散热设计原理、方法及应用。
首先，热管理在电力电子技术中的重要性不言而喻。
在高功率密度的电子器件中，电流通过器件时会产生大量热量，如果不能有效地散热，将会导致器件温度过高，降低性能甚至损坏器件。
因此，设计一个高效的热管理系统至关重要。
一、热管理原理在电力电子技术中，热管理的基本原理是通过将器件产生的热量有效地传导、传递和散发到外部环境中。
通常采用的方法包括导热材料的选择、散热结构设计、风扇散热等。
其中，导热材料的选择至关重要，优良的导热材料能够有效地将热量传导到散热结构中，提高散热效率。
二、散热设计方法在电力电子技术中，常见的散热设计方法包括自然对流散热、强制对流散热和传导散热等。
自然对流散热是利用自然对流的方式将热量传递到周围环境中，适用于功率较小的电子设备。
而强制对流散热则通过风扇等辅助设备增加空气流动，提高散热效率。
传导散热则是通过散热结构将热量传导到散热片或散热器上，并通过空气对流或液体冷却的方式将热量散发出去。
三、热管理在电力电子技术中的应用热管理在电力电子技术中有着广泛的应用，涉及电源模块、变流器、逆变器等多个领域。
以电源模块为例，由于其功率密度较高，热管理尤为关键。
合理的散热设计能够有效地降低模块温度，提高系统的可靠性和稳定性。
综上所述，热管理与散热设计在电力电子技术中具有重要意义。
通过合理的热管理方案和散热设计，可以有效地提高电子设备的性能和可靠性，推动电力电子技术的发展与应用。
大功率电子器件的散热技术研究
大功率电子器件的散热技术研究引言：随着电子技术的迅猛发展，大功率电子器件在各个领域的应用越来越广泛。
然而，由于大功率电子器件在工作过程中会产生大量的热量，散热问题成为了亟待解决的难题。
本文将探讨大功率电子器件的散热技术研究，旨在提供一些解决方案和思路。
1. 散热问题的重要性大功率电子器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，会导致器件温度升高，从而降低其工作效率、缩短寿命甚至引发故障。
因此，散热问题的解决对于保证大功率电子器件的可靠性和稳定性至关重要。
2. 散热机制分析大功率电子器件的散热机制主要包括传导、对流和辐射三种方式。
传导是指热量通过物质的直接接触传递，对流是指通过流体介质（如空气）的流动传热，辐射则是指热量通过电磁波辐射传递。
在实际应用中，通常会综合运用这三种散热方式来解决大功率电子器件的散热问题。
3. 散热技术的研究与应用针对大功率电子器件的散热问题，研究人员提出了许多散热技术，并在实际应用中取得了一定的成果。
以下将介绍一些常见的散热技术。
3.1 散热片散热片是一种常见的散热技术，通过将散热片与大功率电子器件直接接触，利用传导方式将热量传递到散热片上，再通过对流和辐射的方式将热量散发出去。
散热片的材料通常选择导热性能较好的金属材料，如铝、铜等。
3.2 散热风扇散热风扇是一种通过对流方式进行散热的技术。
通过风扇的转动，可以加速空气流动，增强散热效果。
在实际应用中，通常会将散热风扇与散热片结合使用，以提高散热效率。
3.3 热管技术热管技术是一种利用液体在管道内的循环流动来传导热量的技术。
通过将热管与大功率电子器件连接，热管内的工作介质在热量作用下蒸发成气体，然后在冷却部分重新凝结成液体，形成闭合的循环。
这种技术具有传导散热效果好、散热均匀等优点。
4. 散热技术的优化与改进目前，针对大功率电子器件的散热技术仍然存在一些问题，如散热效率不高、成本较高等。
因此，研究人员正在不断努力进行优化与改进。
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
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
维普资讯
０
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
功率器件热设计及散热计算
功率器件热设计及散热计算当前，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，随着温度的增强，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行忽视的一个环节，挺直打算了产品的胜利与否，良好的热设计是保证设备运行稳定牢靠的基础。
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升高及结温上升，使得器件牢靠性降低，无法平安工作。
表征功率器件热能力的参数主要有结温柔热阻。
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，也可以是的蔓延或薄膜电阻等。
当结温Tj高于周围环境温度Ta 时，热量通过温差形成蔓延热流，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久正常工作，必需规定一个最高允许结温 Tj max。
Tj max的大小是按照器件的芯片材料、封装材料和牢靠性要求确定的。
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。
普通来说，管壳面积越大，则外热阻越小。
金属管壳的外热阻显然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，器件的结温上升，系统的牢靠性降低，为了提高牢靠性，应举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浮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第1页共4页。
IGBT功率器件散热器详解
IGBT功率器件散热器详解IGBT器件工作时产生的热量会使芯片温度升高。
如果IGBT散热问题处理不好，就有可能使芯片温度升高到超过所允许的最高IGBT结温，从而导致器件性能恶化或失效。
若在电路设计中，进行了合理的散热设计，不但能使器件的潜力得到充分发挥，而且还能提高电路的可靠性。
因此，IGBT散热设计也是功率电子电路设计任务中不可缺少的重要环节之一。
IGBT散热设计的基本任务是，根据传热学的基本原理，为器件设计一热阻尽可能低的热流通路，使器件发出的热量能通过它尽快地发散出去，从而保证器件运行时，其内部的结温始终保持在允许的结温之内。
随着IGBT器件容量的不断增大，对散热效能提出越来越高的要求。
散热器发展初期，选配散热器不是以结温，而是以额定电流作为依据。
也就是说，一定额定电流下的器件必须配一定型号的散热器，这种指导思想在实际使用中曾被普遍采用。
但是实践证明，当额定电流相同的器件(正向压降不同)，配以相同的散热器时，有的能够长期可靠运行，有的却很快损坏，因此不得不在标准中规定器件必须带散热器一起试验，一起出厂，这样大大影响了散热器的可换性，使制造单位和使用单位都感很不便，而且也很不经济。
采用结温作为器件与散热器匹配的依据，并建立了稳态热(简称热阻)概念之后，散热器的可换性得到了保证。
因为两者的匹配关系可以通过计算来确定，使用者可根据实际的稳态耗散功率(不是额定电流)及实际介质温度来选择理想的散热器。
只有这样，才能保证使用者能够经济又灵活地选配散热器，使器件的制造厂达到分别试验、分别出售的目的。
安装散热器的基本目的是把IGBT器件中产生的热量传递出去。
与其他物体传热一样，有下面三种方式；热传导、热对流和热辐射。
散热器的类型IGBT器件配用的散热器通常有自冷式、风冷式、液冷式和沸腾式四大类。
1．自冷式散热器自冷式是通过空气自然对流及辐射作用将热量带走的散热方式。
这种散热的效率很低，对流换热系数。
α仅有(6~13)x 4.18 x103J／h.m2.K，但是它的结构简单、噪音小、维护方便，无需风机或循环系统等优点。
大功率mos管水冷散热设计方案_概述
大功率mos管水冷散热设计方案概述1. 引言1.1 概述大功率MOS管作为一种常见的功率开关器件，广泛应用于电力电子领域，其散热问题一直是制约其稳定性和可靠性的主要因素之一。
传统的散热方式主要采用风冷散热或散热片散热，但随着功率需求的不断增加以及器件尺寸的减小，这些传统散热方案已经无法满足高功率MOS管的热量排放需求。
因此，本文提出了一种新颖而有效的水冷散热设计方案来解决这一问题。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行论述。
引言部分介绍了大功率MOS管水冷散热设计方案的概述和背景意义。
正文部分将对现有散热设计方案进行分析与评价，并提出水冷散热设计方案的可行性和优势。
接下来，我们将详细讨论水冷散热设计方案的细节，包括散热材料选择与参数设定、水路设计与流体动力学分析、系统冷却效果评估及优化方法等。
在实施与实验结果分析部分，我们将介绍如何制造大功率MOS管水冷散热系统原型，并进行实验测试以得出实验结果，并对结果进行分析和对比总结。
最后，在结论部分，我们将总结全文并给出进一步的展望。
1.3 目的本文的目的是通过对大功率MOS管水冷散热设计方案进行详细研究和探讨，提供一种可行且高效的散热解决方案，以改善大功率MOS管散热问题。
通过比较传统的风冷散热或散热片散热方式和水冷散热设计方案之间的差异，我们将验证水冷散热方案在提高MOS管稳定性、降低温度、减少体积等方面的优势。
希望本文能够为相关领域提供有价值的参考和指导，并促进大功率MOS管水冷散热技术的应用与发展。
2. 正文：2.1 大功率MOS管水冷散热的背景与意义大功率MOS 管是电子设备中常用的高频功率放大器元件，其工作时会产生较多的热量。
对于散热不佳的MOS 管而言，温度过高会导致其性能下降、寿命缩短甚至损坏。
因此，针对大功率MOS 管进行有效散热设计具有重要意义。
2.2 现有散热设计方案的分析与评价目前市面上存在多种不同的散热设计方案用于大功率MOS 管，如风扇散热、铝板式散热器等。
浅析电子设备中功率器件的热设计与散热设计
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 ） 量 与 可 靠性 的 关键 环 节 。 质
关键 词 ： 电子 设 备 功 率 器 件
热设计
散 热 设计
Байду номын сангаас
０ 引言 件 的散 热 问题 。在功 率器 件上 安 装散 热器 ， 过散 热器 把 通 电子 设备（ 产品 ） 工作 过程 中 ， 在 随着 温度 达 到或超 过 功 率器 件上 的热量传 递 （ 用 自然 对流和 辐 射进行 冷 却 ） 利 规定 的温 度值 时 ， 会 引起或增 大 电子 设备 的失效 率 ， 就 也就 散 发 到周 围空 间 ， 并经散 热 风扇加 速 散热 。如 果是 大 型设 是 过热失 效。过热 失效 的原 因主要来 自电子 设备 中功率器 备上 的功 率器 件 ， 可 采 用流 动 冷水 冷 却板 ， 还 可达 到 更 好 件 的过热 。 因此 ， 好 电子设备 中功率器件 的热 设计 与散热 做 的散 热效 果。 设计是提 高 电子 设备（ 品 ） 产 质量 与 可靠性 的关键环 节。本 ３ 散热器 的设计 文就 电子 设备 中功率器 件 的热性 能、 功率器 件热 设计 、 热 散 型材 散 热器 的几何 结 构 由肋 片和基 座构 成 ， 要几 何 主 器 设计 、 散热技 术 的发展 等 ， 做进 一步 的研 究和探讨” 】 。 参 数包括 肋 片长 、 肋片厚 ， 片数 、 座厚 、 肋 基 基座 宽等 。 主 其 １ 功率器 件 的热性 能 要 产 品 有矩 形 肋 型材 散 热器 、 形 肋 型材 散 热器 、 角 形 梯 三 功 率 器 件在 受 到来 自器 件 本身 工 作 时 （ 内部 ） 产生 的 凹抛 物 线肋 型材 散热 器 等。型材 散 热器 的 热 或 受到器 件 壳体 （ 外部 ） 触 到 的热源 影 响 ， 得 不到及 肋型材 散 热器 、 接 又 底板 的设计 、 片厚 度 的设计 、 间距 的设 肋 肋 时 地 散 热 ， 会 导 致 功 率器 件 内部 芯 片 （ 源 区 ） 温度 设计 主要 包括 ： 就 有 的 计 、 热器 的校 核计 算、 散 合理 选取 散热器 Ｉ ４ １ 。 （ 结温 ） 高 ， 升 使器 件 的可靠 性 降低 无法 正 常工作 。功 率器 ３ １底板 的设计 。底 板 的厚 薄 不仅 会影 响其本 身 的热 ． 件 的热性 能 ： 温和 热 阻 。 结 Ｉ 阻 变化 ， 会影 响到 散热器 底 板 的温度 分布 和 均 匀性。 所 还 １１ 结温 。功 率器 件 的 内部 芯 片有 源 区（ 晶体 管 的 ． 如 底板 的设计 要 考虑好 板 的厚 度 、 长度和 高 度。 Ｐ Ｎ结 区 、 效应 器件 的沟 道 区、 场 集成 电路 的扩 散 电阻 或薄 以 ， ３２ 肋 片厚 度 的设计 。 肋片 薄散 热 快 ， － 但如 果 肋 片太 膜 电阻 等 ） 的温 度称 为结 温 。 当功 率器 件 的结 温 温度 （ Ｔ） 会 所 超 过 其环 境 温 度 （ ａ） ， 温差 变化 形 成 的热 扩 散 流 ， Ｔ 时 由 把 薄 ， 给加 工增加 困难 ， 以肋 片的厚度 要 适宜 。 ３３ 肋 间距 的设计 。肋 片 间距 小 ， ． 其热 阻 降低 ， 果肋 如 器件 芯 片上 的热量传 递 到 管壳并 向外散 发热 能 ， 并随 着器 间距过 小 ， 就会 影 响通 风 ， 降低发 散热 。 以肋 间距 的设计 所 件 结温 与环 境温 差（ｉＴ ） Ｔ— ａ的变 化增大 而使传 热 量增 大。 要综 合考 虑。 １ 热 阻。 功 率 器 件传 递 热 量 能力 的大 小 称 为 热 阻 ． ２ ３４ 肋 片高 度 的设计 。肋 片及 底板 的散热 可 形成 自然 ． （ ｔ ， 阻（ ｔ 的值 增 大 时 ， 率器 件 的散 热 能力就 减小 。 Ｒ ）热 Ｒ） 功 肋片 高散 热快 ， 但过 高却 失 去效 用（ 片超 过 一 肋 热 阻 分 为内 、 外热 阻 ： 内热 阻是 功率器 件 本身 的热 阻 ， 对 流换热 ， ① 并 定 高度 ， 其散 热量 没有 多大 改变 】反而 占用 空间 。 以 ， ， 所 肋 与功 率 器 件 的芯 片、 壳材 料 的导 热 率 、 度和 截 面 积 等 外 厚 有 关。② 外 热 阻是功 率 器件 外部 的热 阻 ， 与功 率器 件外 片 的高 度要根 据 实际 空间 需要来 设计 。 并 ３５ 散热器 的校 核计 算。功 率器件 工作 时其 壳体 温度 ． 部（ 壳） 管 的封 装 形 式（ 金 属 管 壳 的外 热 阻 ＜塑封 管 壳 ） 如 超过 １０ ， ０ ℃ 就会 导致故 障率 大增 。因此 ， 功率器 件 管壳体 有关 ， 且管 壳面积 越 大 ， 而 外热阻 越小 。 （ 板） 底 温度 应低于 １ ０Ｃ， 必须 采用 散 热器 对 功率 器件 ｏ 就 Ｏ ２ 功率 器件 的热 设计
IGBT功率器件功耗与散热
IGBT功率器件功耗与散热IGBT功率器件功耗与散热IGBT等功率电子器件在工作中，由于自身的功率损耗，将引起IGBT温度升高。
引起功率器件发热的原因主要有两个，一是功率器件导通时，产生的通态损耗。
二是功率器件的开通与关断过程中产生的开关损耗。
IGBT功耗主要由导通损耗和开关损耗构成，需要合理的IGBT散热装置将产生的热量散发出去，保证IGBT变流器设备的可靠运行。
(1) 功率器件导通时，由于自身的导通压降并不为零，于是将产生通态损耗。
通态损耗主要与功率器件的导通压降、承载电流以及导通占空比有关。
设功率器件的导通压降为Uon，则当器件通过占空比为D，电流幅值为I T的矩形脉冲时，平均通态损耗为(2) 功率器件在开通与关断过程中，作用在其上的电压、电流波形可近似表示为图1所示形式。
功率器件在开通时不能瞬间完全导通，逐渐下降的电压与逐渐上升的电流将产生开通损耗Pon。
功率器件在关断时不能瞬间完全截止，逐渐下降的电流与逐渐上升的电压将产生关断损耗off。
开通损耗Pon和关断损耗Poff的总和即是功率器件的开关损耗Ps。
开关损耗主要与功率器件的承载电压、电流以及开关频率有关。
对于电阻性负载，依据图1(a)所示的波形，设功率器件截止时承载的电压为U T，开通时的电流为I T，开关的频率为fs，周期为Ts，则在一个开关周期内的平均开关损耗为对于电感性负载，在电压、电流相同的情况下，功率器件的平均开关损耗要大干电阻性负载，一般认为其在一个开关周期内平均开关损耗为开关器件的平均通态损耗Pc与平均开关损耗Ps之和就是开关器件总的功率损耗，它们将转化为热量而引起功率器件发热。
各种功率器件的核心均是半导体PN结，而PN结的性能与温度密切相关，为此，功率器件均规定了正常工作的最高允许结温Tjm。
为了保证器件正常工作，器件工作时的结温应始终低于最高允许结温Tjm。
但工程上能够测量到的结温实际上是功率器件外壳的平均温度，由于功率器件内部温度分布是不均匀的，可能会出现局部高于最高允许结温的过热点而使器件损坏。
电子器件该怎么散热
电子器件该怎么散热01电子元器件都怎么散热在电子元器件的高速发展过程中，它们的总功率密度不断增大，但尺寸却越来越较小，热流密度因而持续增加，这种高温环境势必会影响电子元器件的性能指标。
对此，必须要加强对电子元器件的热控制。
如何解决电子元器件的散热问题是现阶段的重点。
本文章主要对电子元器件的散热方法进行了简单的分析。
电子元器件的高效散热问题，受到传热学以及流体力学的原理影响。
电气器件的散热就是对电子设备运行温度进行控制，进而保障其工作的温度以及安全性，主要涉及到散热、材料等各个方面的不同内容。
现阶段电子元器件散热主要有自然、强制、液体、制冷、疏导、热隔离等方式。
1、自然散热或冷却方式自然散热或冷却方式就是在自然的状况之下，不接受任何外部辅助能量的影响，通过局部发热器件以周围环境散热的方式进行温度控制，其主要的方式就是导热、对流以及辐射集中方式，而主要应用的就是对流以及自然对流等方式。
自然散热或冷却方式主要就是应用在对温度控制要求较低的电子元器件、器件发热的热流密度相对较低的低功耗器材以及部件之中。
在密封以及密集性组装的器件中，如果无需应用其他冷却技术，也可以应用此种方式。
在一些时候，对于散热能力要求相对较低的情况，也可以利用电子器件自身的特征，适当增加其与临近的热沉导热或者辐射影响，并在通过优化结构优化自然对流，进而增强系统的散热能力。
2、强制散热或冷却方式强制散热或冷却方式就是通过风扇等方式加快电子元器件周边的空气流动，从而带走热量的一种方式。
此种方式较为简单便捷，应用效果显著。
在电子元器件中，如果其空间较大使空气更易流动，或者安装一些散热设施，就可以应用此种方式。
在实践中，提升此种对流传热能力的主要方式具体如下：要适当增加散热的总面积、要在散热表面产生相对较大的对流传热系数。
在实践中，增大散热器表面散热面积的方式应用较为广泛。
在工程中主要就是通过翅片的方式拓展散热器的表面面积，进而强化传热效果。
高功率电力电子器件的散热设计与优化
高功率电力电子器件的散热设计与优化引言：高功率电力电子器件在现代工业中扮演着举足轻重的角色。
然而，由于其工作时会产生大量热量，不良的散热设计可能会导致设备过热、性能下降甚至损坏。
因此，优化散热设计对于保证设备的稳定运行至关重要。
本文将探讨高功率电力电子器件的散热设计与优化方法，以帮助工程师们更好地理解和应对散热问题。
一、散热设计的重要性散热设计在高功率电力电子器件中尤为关键。
高功率电力电子器件通常需要承受大电流和高温度，而温度过高将会对器件的性能稳定性和寿命产生不良影响。
因此，良好的散热设计能够有效地降低温度，提高设备的可靠性和性能。
二、散热设计的原则1. 散热方式的选择在散热设计中，首先需要选择合适的散热方式。
常见的散热方式包括自然对流、强制对流和导热。
自然对流适用于小功率设备，强制对流适用于中等功率设备，而导热则适用于高功率设备。
在选择散热方式时，需要考虑设备的功率、尺寸和可行性等因素。
2. 散热材料的选择在高功率电力电子器件的散热设计中，散热材料的选择非常重要。
优良的散热材料应具备高导热性、低热阻和耐高温的特点。
常见的散热材料包括铜、铝、钢和硅胶等。
对于大功率电力电子器件，通常选择导热性能高、热阻低的铜材作为散热材料。
3. 散热结构的设计散热结构的设计是高功率电力电子器件散热设计的关键。
合理的散热结构能够提高散热效率，降低温度。
常见的散热结构设计包括散热片、散热鳍片和散热风扇等。
通过增加散热片和散热鳍片的数量和厚度，可以扩大散热表面积，提高散热效果。
三、散热设计的优化方法1. 流场模拟在散热设计过程中，通过流场模拟可以确定合适的风扇位置和散热结构设计。
流场模拟可以模拟散热风扇的风速和风向，以及流体在散热片和散热鳍片上的流动情况。
通过流场模拟，可以分析并优化散热结构，提高散热效率。
2. 热传导模拟热传导模拟是散热设计的另一种优化方法。
通过热传导模拟，可以模拟散热材料的导热性能和热阻情况。
通过分析热传导模拟结果，可以选择合适的散热材料，提高散热效果。
电子器件的热管理与散热设计
电子器件的热管理与散热设计随着科技的发展，电子器件在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，电子器件所产生的热量也是一个不可忽视的问题。
如果热量无法有效地管理和散发，电子器件可能会受损并失去正常工作的能力。
因此，热管理与散热设计成为了电子器件开发中必不可少的一部分。
本文将就电子器件的热管理与散热设计进行详细的介绍和分析。
一、热管理的重要性- 电子器件的工作原理是通过电流流过导体产生的热量来实现的。
过高的温度会影响电子器件的性能和寿命。
- 电子器件的运行温度需要在一定范围内控制，过高的温度会导致器件失效，过低的温度也会影响器件的性能。
- 恰当的热管理可以提高电子器件的稳定性和可靠性，减少维修和更换的成本。
二、热量的产生和传导- 电子器件在工作过程中通过电流流过导线或芯片产生热量。
- 热量通过传导、对流和辐射三种方式传递。
1. 传导：热量经由触点或固体物质的直接接触传递，需要通过散热板或散热器将热量传递到空气中。
2. 对流：热量通过气体或液体的流动来传递，通过风扇或散热器增加对流效果可以提高热量的散发。
3. 辐射：热量以电磁波的形式辐射出去，需要采取合适的屏蔽措施防止辐射对其他器件的干扰。
三、热管理与散热设计的步骤1.了解电子器件的散热需求- 不同的电子器件会有不同的散热需求，需要了解器件规格书中的最大工作温度和散热接口的设计要求。
- 了解器件的功耗和工作环境对散热的影响。
2. 选择合适的散热材料和散热介质- 散热材料的选择直接影响散热效果，一般选用具有良好导热性能的金属材料，例如铜或铝。
- 散热介质的选择也很重要，例如散热膏可以填补器件与散热器之间的气隙，提高传导效率。
3. 设计合理的散热系统- 散热系统应该包括散热板、散热器、风扇等元件，并与电子器件紧密结合。
- 散热系统应具备良好的散能能力，以便将热量快速有效地转移和散发。
4. 优化空气流动和对流效果- 合理设计电子器件周围的空间结构，以利于空气的流动和对流。
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开关电源的几种热设计方法分享
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。
但它们工
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，本文就针对提高开关电源工作的可靠性，分享几种在开关电源设计中热设计的方法。
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。
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。
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
图1所示。
半导体结温公式如下式所示：
pcmax(ta)=(tjmax-ta)/θj-a(w)-----------------------(1)
pcmax(tc)=(tjmax-tc)/θj-c(w)-----------------------(2)
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)
根据图2热阻等效回路，全热阻可写为:
θj-a=θi+[θb*(θs+θc+θf)]/(θb+θs+θc+θf)----------------(3)
又因为θb比θs+θc+θf大很多，故可近似为
θj-a=θi+θs+θc+θf---------------------(4)
（1）pn结与外部封装间的热阻抗(又叫内部热阻抗)θi是由半导体pn结构造、所用材料、外部封装内的填充物直接相关.每种半导体都有自身固有的热阻抗.
（2）接触热阻抗θc是由半导体、封装形式和散热器的接触面状态所决定.接触面的平坦度、粗糙度、接触面积、安装方式都会对它产生影响。
当接触面不平整、不光滑或接触面紧固力不足时就会增大接触热阻抗θc。
在半导体和散热器之间涂上硅油可以增大接触面积，排除接触面之间的空气而硅油本身又有良好的导热性，可以大大降低接触热阻抗θc。
（3）绝缘垫热阻抗θs
绝缘垫是用于半导体器件和散热器之间的绝缘.绝缘垫的热阻抗θs取决于绝缘材料的材质、厚度、面积。
下表中列出几种常用半导体封装形式的θs+θc
（4）散热器热阻抗θf
散热器热阻抗θf与散热器的表面积、表面处理方式、散热器表面空气的风速、散热器与周围的温度差有关。
因此一般都会设法增强散热器的散热效果，主要的方法有增加散热器的表面积、设计合理的散热风道、增强散热器表面的风速。
散热器的散热面积设计值如图3所示：
图4
但如果过于追求散热器的表面积而使散热器的叉指过于密集则会影响到空气的对流，热空气不易于流动也会降低散热效果。
自然风冷时散热器的叉指间距应适当增大，选择强制风冷则可适当减小叉指间距。
如图4所示：
（5）散热器表面积计算
s=0.86w/(δt*α)(m2)
δt:散热器温度与周围环境温度（ta）的差（℃）
α：热传导系数，是由空气的物理性质及空气流速决定。
α由下式决定。
α=nu*λ/l()
λ:热电导率（kcal/m2h）空气物理性质
l：散热器高度（m）
nu：空气流速系数。
由下式决定。
nu=0.664*√[(vl)/v’]*3√pr
v：动粘性系数（m2/sec）,空气物理性质。
v’:散热器表面的空气流速(m/sec)
pr:系数，见下表
2scs5197在电路中消耗的功率为pdc=15w，工作环境温度ta=60℃，求在正常工作时散热器的面积应是多少？
解:查2scs5197的产品目录得知:pcmax=80w(tc=25℃)，tjmax=150℃且该功率管使用了绝缘垫和硅油，θs+θc=0.8℃/w
从(2)式可得
θi=θj-c=(tjmax-tc)/pcmax-=(150-25)/80≒1.6℃/w
从(1)式可得
θj-a=(tjmax-ta)/pdc=(150-60)/15=6℃/w
从(4)式可得
θf=θj-a－(θi＋θc＋θs)≒6－(1.6+0.8)=3.6℃/w
根据上述计算散热器的热阻抗须选用3.6℃/w以下的散热器，从散热器散热面积设计图中可以查到:使用2mm厚的铝材至少需要200cm2，因此需选用140*140*2mm以上的铝散热器。
注：在实际运用中，tjmax必须降额使用，以80%额定节温来代替tjmax确保功率管的可靠工作。
在开关电源的实际设计过程中，通常采用自然风冷与风扇强制风冷二种形式。
自然风冷的散热片安装时应使散热片的叶片竖直向上放置，若有可能则可在pcb上散热片安装位置的周围钻几个通气孔便于空气的对流。
强制风冷是利用风扇强制空气对流，所以在风道的设计上同样应使散热片的叶片轴向与风扇的抽气方向一致，为了有良好的通风效果越是散热量大的器件越应靠近排气风扇，在有排气风扇的情况下，散热片的热阻如下表所示：
开关电源中主要发热元件有大功率半导体及其散热器，功率变换变压器，大功率电阻。
发热元件的布局的基本要求是按发热程度的大小，由小到大排列，发热量越小的器件越要排在开关电源风道风向的上风处，发热量越大的器件要越靠近排气风扇。
为了提高生产效率，经常将多个功率器件固定在同一个大散热器上，这时应尽量使散热片靠近pcb的边缘放置。
但与开关电源的外壳或其它部件至少应留有1cm以上的距离。
若在一块电路板中有几块大的散热器则它们之间应平行且与风道的风向平行。
在垂直方向上则发热小的器件排在最低层而发热大的器件排在较高处。
发热器件在pcb的布局上同时应尽可能远离对温度敏感的元器件，如电解电容等。