电源工程师你有这种热设计思维吗

茅娴静

电源工程师你有这种热设计思维吗
散热设计

每超过室温10度，元器件的寿命将下降一半
效率
●输入输出电压高，容易高效
●额定功率大，容易高效
●高效的变压器尺寸较大
●中小功率范围内，效率很难超越95%
●2W以下的功率等级，70%已经很高
●CMOS好于TTL
散热途径


常用元器件的允许工作温度



热阻概念Rθ



热设计涉及参数及单位


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4℃／W一0.2℃／W时，可用型材散热器。
●在1℃／W一0.05℃／W时，可用强制风冷。
●在0.1℃／W一0.02℃／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.
一般地，三极管的PC(max) 是在保持管壳温度Ta=25℃不变，Tj达到150℃条件下确定的功耗值，因此可用下式求出Rθ




常见封装外壳的热阻




器件手册里的相关参数



传导散热









散热器的散热类型



热管的原理

热管(英文名：Heat Pipe 1963年美国LOS ALAMOS国家实验室G.M.GROVER在《应用物理》杂志命名),是一种导热性能力特别强的导热管元件，传热效率比同样材质的纯铜高出数千倍。
热管工作原理说明：热管管内的液体受热汽化；汽化了的饱和蒸汽向冷端流动；饱和蒸汽在冷端冷凝放出热量；冷凝液体回到热端继续吸热汽化。


热阻与散热器容积的关系, 自然对流和强迫风冷




散热器的选择方法



器件损耗功率(Pd)的一般计算




散热器的选择实例



辐射散热


对流散热




电子元器件的降额处理




瞬态热阻抗

负载电流形式与结温关系