熱阻設(shè)計方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一般，熱阻公式中，Tcmax =Tj - P*Rjc的公式是在假設(shè)散熱片足夠大而且接觸足夠良好的情況下才成立的，否則還應(yīng)該寫成Tcmax =Tj - P*（Rjc+Rcs+Rsa)。Rjc表示芯片內(nèi)部至外殼的熱阻，Rcs表示外殼至散熱片的熱阻，Rsa表示散熱片的熱阻。沒有散熱片時，Tcmax =Tj - P*（Rjc+Rca)。Rca表示外殼至空氣的熱阻。一般使用條件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。廠家規(guī)格書一般會給出，Rjc，P等參數(shù)。一般P是在25度時的功耗。當(dāng)溫度大于25度時，會有一個降額指標(biāo)。舉個實例：一、三級管2N5551規(guī)格書中給出25度(Tc)

2、時的功率是1.5W(P)，Rjc是83.3度/W。此代入公式有：25=Tj-1.5*83.3可以從中推出Tj為150度。芯片最高溫度一般是不變的。所以有Tc=150-Ptc*83.3，其中Ptc表示溫度為Tc時的功耗。假設(shè)管子的功耗為1W，那么，Tc=150-1*83.3=66.7度。注意，此管子25度(Tc)時的功率是1.5W，如果殼溫高于25度,功率就要降額使用。規(guī)格書中給出的降額為12mW/度(0.012W/度）。我們可以用公式來驗證這個結(jié)論。假設(shè)溫度為Tc，那么，功率降額為0.012*(Tc-25)。則此時最大總功耗為1.5-0.012*(Tc-25)。把此時的條件代入公式得出：Tc=

3、150-（1.5-0.012*(Tc-25)×83.3，公式成立。一般情況下沒辦法測Tj，可以經(jīng)過測Tc的方法來估算Ttj。公式變?yōu)椋篢j=Tc+P*Rjc同樣與2N5551為例。假設(shè)實際使用功率為1.2W，測得殼溫為60度，那么：Tj=60+1.2*83.3=159.96此時已經(jīng)超出了管子的最高結(jié)溫150度了！按照降額0.012W/度的原則，60度時的降額為（60-25）×0.012=0.42W，1.5-0.42=1.08W。也就是說，殼溫60度時功率必須小于1.08W，否則超出最高結(jié)溫。假設(shè)規(guī)格書沒有給出Rjc的值，可以如此計算：Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也沒有給

4、出Tj數(shù)據(jù)，那么一般硅管的Tj最大為150至175度。同樣以2N5551為例。知道25度時的功率為1.5W，假設(shè)Tj為150，那么代入上面的公式：Rjc=(150-25)/1.5=83.3如果Tj取175度則Rjc=(175-25)/1.5=96.6所以這個器件的Rjc在83.3至96.6之間。如果廠家沒有給出25度時的功率。那么可以自己加一定的功率加到使其殼溫達到允許的最大殼溫時，再把數(shù)據(jù)代入：Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P     有給Tj最好，沒有時，一般硅管的Tj取150度我還要作一下補充說明。一、可以把半導(dǎo)體器件分為功率器件和小功率器件

5、。1、大功率器件的額定功率一般是指帶散熱器時的功率，散熱器足夠大時且散熱良好時，可以認為其表面到環(huán)境之間的熱阻為0，所以理想狀態(tài)時殼溫即等于環(huán)境溫度。功率器件由于采用了特殊的工藝，所以其最高允許結(jié)溫有的可以達到175度。但是為了保險起見，一律可以按150度來計算。適用公式：Tc =Tj - P*Rjc。設(shè)計時，Tj最大值為150，Rjc已知，假設(shè)環(huán)境溫度也確定，根據(jù)殼溫即等于環(huán)境溫度，那么此時允許的P也就隨之確定。 2、小功率半導(dǎo)體器件，比如小晶體管，IC，一般使用時是不帶散熱器的。所以這時就要考慮器件殼體到空氣之間的熱阻了。一般廠家規(guī)格書中會給出Rja，即結(jié)到環(huán)境之間的熱阻。（Rja=Rjc

6、+Rca)。同樣以三級管2N5551為例，其最大使用功率1.5W是在其殼溫25度時取得的。假設(shè)此時環(huán)境溫度恰好是25度，又要消耗1.5W的功率，還要保證可溫也是25度，唯一的可能就是它得到足夠良好的散熱！但是一般像2N5551這樣TO-92封裝的三極管，是不可能帶散熱器使用的。所以此時，小功率半導(dǎo)體器件要用到的公式是：Tc =Tj - P*RjaRja:結(jié)到環(huán)境之間的熱阻。一般小功率半導(dǎo)體器件的廠家會在規(guī)格書中給出這個參數(shù)。2N5551的Rja廠家給的值是200度/W。已知其最高結(jié)溫是150度，那么其殼溫為25度時，允許的功耗可以把上述數(shù)據(jù)代入Tc =Tj - P*Rja 得到：25=150-

7、P*200,得到，P=0.625W。事實上，規(guī)格書中就是0.625W。因為2N5551不會加散熱器使用，所以我們平常說的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W！還有要注意，SOT-23封裝的晶體管其額定功率和Rja數(shù)據(jù)是在焊接到規(guī)定的焊盤（有一定的散熱功能）上時測得的。3、另外告訴大家一個竅門，其實一般規(guī)格書中的最大允許儲存溫度其實也是最大允許結(jié)溫。最大允許操作溫度其實也就是最大允許殼溫。最大允許儲存溫度時，功率P當(dāng)然為0，所以公式變?yōu)門cmax =Tjmax - 0*Rjc，即Tcmax =Tjmax。是不是很神奇！最大允許操作溫度，一般民用級（商業(yè)級）為70度，工業(yè)級的為80度。普

8、通產(chǎn)品用的都是民用級的器件，工業(yè)級的一般貴很多。熱路的計算，只要抓住這個原則就可以了：從芯片內(nèi)部開始算起，任何兩點間的溫差，都等于器件的功率乘以這兩點之間的熱阻。這有點像歐姆定律。任何兩點之間的壓降，都等于電流，乘以這兩點間的電流。不過要注意，熱量在傳導(dǎo)過程中，任何介質(zhì)，以及任何介質(zhì)之間，都有熱阻的存在，當(dāng)然熱阻小時可以忽略。比如散熱器面積足夠大時，其與環(huán)境溫度接近，這時就可以認為熱阻為0。如果器件本身的熱量就造成了周圍環(huán)境溫度上升，說明其散熱片（有散熱片的話）或外殼與環(huán)境之間的熱阻比較大！這時，最簡單的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc來計算。其中Tc為殼溫，Rjc為結(jié)殼之間的熱阻。如果你Tc換成散熱片（有散熱片的話）表面溫度，那