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电焊。 散热器如何计算。 无线电电子电气工程百科全书

无线电电子与电气工程百科全书 / 焊接设备

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在半导体器件工作期间，其晶体中会释放功率，从而导致后者发热。 如果释放的热量多于周围空间消散的热量，则晶体的温度将会升高并可能超过允许的最高温度。 在这种情况下，它的结构将被不可逆转地破坏。

因此，半导体器件的可靠性很大程度上取决于 冷却效率。 最有效的是对流冷却机制，其中热量通过气态或液态冷却剂流带走，清洗冷却表面。

冷却表面越大，冷却效率越高，因此强大的半导体器件必须安装在具有发达冷却表面的金属散热器上。 通常使用环境空气作为传热介质。

根据移动冷却剂的方法，他们区分:

• 自然通风；
• 强制通风。

在自然通风的情况下，冷却剂的移动是由于加热散热器附近发生的通风而进行的。 在强制通风的情况下，冷却剂通过风扇移动。 在第二种情况下，可以获得更高的流速，从而获得更好的冷却条件。

如果我们使用热冷却模型，热计算可以大大简化（图18.26）这里晶体温度T之间的差异_J 和环境温度T_A 导致热流通过热阻 R 从晶体移动到环境_JC （水晶 - 案例），R_CS （外壳 - 散热器）和 R_SA （散热器-环境）。

图 18.26。 热冷却模型

热阻的单位为°С/W。 总最大热阻 R_JA 在晶体的位置 - 环境可以通过以下公式找到：

其中R_PP - 半导体器件晶体上消耗的功率，W。

热阻R_JC 和R._CS 半导体器件的参考数据中指出。 例如，根据参考数据，对于IRFP250N晶体管，其晶体散热器部分的热阻为R_JC + R._CS \u0,7d 0,24 + 0,94 \uXNUMXd XNUMX°C / W。

这意味着，如果芯片上消耗 10 W 的功率，则其温度将比散热器的温度高 9,4 °C。

散热器热阻 可以使用以下公式找到：

以下方法基于 AAVID THERMALLOY 的 Max Clip System™ 铝制散热器选择指南。

上图。 图 18.27 显示了铝散热器截面周长与其自然（红线）和强制（蓝线）气流冷却的热阻之间的图形关系。

默认情况下，假设:

• 散热器的长度为 150 毫米；
• 散热器温度T之间的差异_S 和环境温度T_а 是 ;
• 强制冷却流速为 2 m/s。

如果冷却条件与默认接受的条件不同，则可以使用图 18.28 中的图表进行必要的修正。 18.30 - 图。 XNUMX。

米。 18.27。 铝散热器的横截面与其热阻的关系

米。 18.28。 散热器与环境温度差异的修正系数

米。 18.29。 风量修正系数

米。 18.30。 散热器长度修正系数

例如，我们来计算一个为 ERST 晶体管提供冷却的散热器，该晶体管由 20 个 IRFP250N 型晶体管组成。 散热器的计算可以针对一个晶体管进行，然后所得的尺寸可以增加20倍。

由于关键晶体管的总功耗为 528 W，因此每个 IRFP250N 晶体管的功耗为 528/20 = 26,4 W。 散热器必须保证在最高环境温度+110℃时晶体管晶体的最高温度不超过+40℃。

我们发现 热阻 R_JA 对于一个晶体管 IRFP250N：

现在让我们找到 散热器热阻:

知道晶体的最高温度和晶体散热器截面的热阻，我们确定散热器的最高温度：

根据图表（图18.28），我们确定散热器与环境温差的修正系数Kt：

用于冷却散热器 风扇 型号1,25EV-2,8-6-3270U4，容量为280 m3/h。 要计算流量，您需要将性能除以风扇吹过的管道的横截面。

如果管道具有横截面积：

那么气流速率将是：

根据图表（图 18.29），我们确定校正因子 K_v 至实际气流速度：

假设我们有大量现成的散热器，截面周长为 1050 毫米，长度为 80 毫米。 根据图（图18.30），我们确定修正系数K_L 散热器长度：

为了找到总校正，我们将所有校正因子相乘：

如有修改，散热器应提供 热阻:

根据图表（图 18.27），我们发现一个晶体管需要一个横截面周长为 200 mm 的散热器。 对于一组 20 个 IRFP250N 晶体管，散热器的横截面周长必须至少为 4000 mm。 由于可用散热器的周长为 1050 毫米，因此必须组合 4 个散热器。

ERST 二极管消耗的功率较少，但出于设计原因，可以使用类似的散热器。

通常，冷却器制造商会标明散热器的表面积，而不是周长和长度。

为了从所提出的方法获得散热器面积，只需将散热器长度乘以其周长 S 即可_P = 400 x 8 = 3200 平方厘米。

作者：Koryakin-Chernyak S.L.

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