散热器的选型与计算.docx

1、散热器的选型与计算散热器的选型与计算以 7805 为例说明问题 .设 I=350mA,Vin=12V, 则耗散功率 Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W按照 TO-220封装的热阻 JA=54/W,温升是 132, 设室温 25,那 么将会达到 7805的热保护点 150,7805 会断开输出 . 正确的设计方法是 :首先确定最高的环境温度, 比如 60, 查出 7805 的最高结温 TJMAX=125 , 那 么 允 许 的 温升 是 65. 要求 的 热 阻 是 65 /2.45W=26/W.再查 7805 的热阻 ,TO-220 封装的热阻 JA=54/W, 均高于要求值 ,都

2、不能使用 ,所以都必须加散热片 ,资料里讲到加散热 片的时候 , 应该加上 4/W 的壳到散热片的热阻 . 计算散热片应该具有的热阻也很简单, 与电阻的并联一样, 即 54/x=26,x=50 /W.其实这个值非常大 , 只要是个散热片即可满足 .散热器的计算 :总热阻 RQj-a=(Tjmax-Ta)/PdTjmax : 芯组最大结温 150Ta : 环境温度 85Pd : 芯组最大功耗Pd=输入功率 - 输出功率=240.75+(-24) (-0.25)-9.8 0.25 2=5.5 /W总热阻由两部分构成 ,其一是管芯到环境的热阻 RQj-a, 其中包括结壳 热阻 RQj-C 和管壳到环

3、境的热阻 RQC-a.其二是散热器热阻 RQd-a,两 者并联构成总热阻. 管芯到环境的热阻经查手册知 RQj-C=1.0 RQC-a=36 那 么 散 热 器 热 阻 RQd-a 应 Pc 时则能满足要求。四，估算散热器表面积：由 Q=HA（ T1-T2）结合修正系数推得：S = 0.86W/( T*a)( 平方米 )式中 T散热器温度与周围环境温度（ Ta）之差（）； （ h）换热系数，是由空气的物理性质及空气流速决定的的值可以表示为 := Nu* /L式中热电导率由空气的物理性质决定；L 散热器高度；Nu空气流速系数。Nu 值由下式决定Nu = 0.664* （V/V1）（1/2）*Pr

4、（1/3）式中 V 动黏性系数，是空气的物理性质； V1散热器表面的空气流速； Pr参数（见下表）。200.1560.02210.71400.1750.02340.71600.1960.02470.71800.2170.02600.701000.2300.02720.701200.2620.02850.70五，计算阻力压降：计算流经散热器阻力压降：在算出换热系数 h()之后，根据预选的散热器表面的空气流速 V， 计算流经散热器的空气阻力压降：P=f* (L/D)*(1/2)*( V2)式中： P 沿程压力损失， Pa；空气平均流速， m/s；沿程阻力系数； 空气密度， kg/m3；L 沿程长度

5、， m；D 当量直径， m。（ D=4散热器截面面积 / 截 面周长）。六，计算流量：计算流经散热器流量Q=AV式中Q- 流量A- 风量流经散热器截面积V- 风量流经散热器风速七，风扇选择：根据计算获得的 Q和 P，选择风扇 PQ曲线内包含 Q与 P点即可。风扇 PQ曲线、三条曲线分别代表不同系统的特性曲线。系统特性曲线与 风扇的特性曲线的交点就是该风扇的工作点，推荐系统工作在 C 点， 低阻力工作点。芯片散热的热传导计算技术分类： 微处理器与 DSP 消费电子设计 | 2006-12-04 来源：电子产品世界 | 作者： 3M中国有限公司北京技术中心 方科式中：Z 为导热材料的热阻抗， A为

6、传热面积。芯片的工作温度 T2 为：T2 T1+PR (6)式中： T1为空气温度； P为芯片的发热功率； R为热 传导过程的总热阻。 芯片的热阻和功率可以从芯片和 散热器的技术规 格中获得， 散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到， 从而可以 计算出芯片的工作温度 T2。实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度。 芯片的热 阻为 1.75 /W，功率为 5W，最高工作温度为 90，散热器热阻为 1.5 /W，导热材料的热阻抗 Z为 5.8 cm2/W，导热材料的传热面积为 5cm2， 周围环境温度为 50。导热材料理论热阻 R4为：R4 Z/A 5.8 ( cm2/W)/ 5(cm2)=1

7、.16 /W (7)由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到 100 的结合，会存在一些空气间隙， 因此导热材料的实际热阻要大于理论 热阻。假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的 60，则实际热阻 R3为：(9)总热阻 R为： R=R1+R2+R3=5.18 /W芯片的工作温度 T2 为： T2 T1+PR50 +(5W 5.18 /W)75.9 (10)可见，芯片的实际工作温度 75.9 小于芯片的最高工 作温度 90，处于安全工作状态。如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度，那就需 要重新选择散热性能更好的散热器， 增加散热面积， 或者选择导热效 果更优异的导热材料， 提高整体散热效果， 从而保持芯片的实际工作 温度在允许范围以内。