工程師技術知識分享：開關電源的幾種熱設計方法

當前有一種新型的相變材料，專門設計用采取代硅油作為傳熱介面，在65℃(相變溫度)時從固體變?yōu)榱黧w，從而確保界面的完全潤濕，該材料的觸變特性避免其流到介面外。其傳熱效果與硅油相當，但沒有硅油帶來的污垢，環(huán)境污染和難于操作等缺點。用于不需要電氣絕緣的場合。典型應用包括CPU散熱片，功率轉(zhuǎn)換模塊或者其它任何簧片固定的硅油應用場合，它可涂布在鋁質(zhì)基材的兩面，可單面附膠，雙面附膠或不附膠。

③絕緣墊熱阻抗θs

絕緣墊是用于半導體器件和散熱器之間的絕緣.絕緣墊的熱阻抗θs取決于絕緣材料的材質(zhì)、厚度、面積。下表中列出幾種常用半導體封裝形式的θs+θc

④散熱器熱阻抗θf

散熱器熱阻抗θf與散熱器的表面積、表面處理方式、散熱器表面空氣的風速、散熱器與周圍的溫度差有關。因此一般都會設法增強散熱器的散熱效果，主要的方法有增加散熱器的表面積、設計合理的散熱風道、增強散熱器表面的風速。散熱器的散熱面積設計值如下圖所示：

但如果過于追求散熱器的表面積而使散熱器的叉指過于密集則會影響到空氣的對流，熱空氣不易于流動也會降低散熱效果。自然風冷時散熱器的叉指間距應適當增大，選擇強制風冷則可適當減小叉指間距。

⑤散熱器表面積計算

S=0.86W/(ΔT*α)　(m2)

ΔT: 散熱器溫度與周圍環(huán)境溫度(Ta)的差(℃)

α： 熱傳導系數(shù)，是由空氣的物理性質(zhì)及空氣流速決定。α由下式?jīng)Q定。

α=Nu*λ/L ()

λ:熱電導率(Kcal/m2h)空氣物理性質(zhì)

L：散熱器高度(m)

Nu：空氣流速系數(shù)。由下式?jīng)Q定。

Nu=0.664*√[(vl)/v’]*3√pr

V：動粘性系數(shù)(m2/sec)，空氣物理性質(zhì)。

V’:散熱器表面的空氣流速(m/sec)

Pr: 系數(shù)，見下表

2 散熱設計舉例

[例] 2SCS5197在電路中消耗的功率為Pdc=15W，工作環(huán)境溫度Ta=60℃，求在正常工作時散熱器的面積應是多少?

解: 查2SCS5197的產(chǎn)品目錄得知：Pcmax=80W(Tc=25℃)，Tjmax=150℃且該功率管使用了