目前的電子産品主要采用貼片式封裝(zhuāng)器件，但大功率器件(jiàn)及一些功率模塊仍然有不少用穿孔式封 裝，這主要(yào)是可方(fāng)便地安裝在散熱器上，便于散(sàn)熱。進行大功率器件及功率模塊的散熱計算，其目(mù)的是在确定的散熱條件下選擇合(hé)适的散熱器，以保證器(qì)件或模塊安全、可靠地工作。
散熱(rè)計算
任何器件在工作時都有一定的損耗，大部分的損耗變成熱量。小功率器件損耗小，無需散熱裝置。而大功率器件損耗大，若不采取散熱措施，則(zé)管芯的溫度可達到或超(chāo)過允許的結溫，器(qì)件将受到損壞。因此必須加散熱裝置，最常用的就是将功率器件安裝在散熱器上，利(lì)用散熱器(qì)将熱量散到周圍空間，必(bì)要時再加上散熱風(fēng)扇，以一定(dìng)的風速加強冷卻散熱。在某些(xiē)大型設備的(de)功(gōng)率器件上還采用流動冷水冷卻闆，它(tā)有更好(hǎo)的散熱效果。 散熱計算就是在一定的工(gōng)作條件下，通過計(jì)算來确定合适的(de)散熱措施及散(sàn)熱器。功率器件安裝在散熱器(qì)上。它的主要熱流方向是由管芯傳到(dào)器件的底部，經散熱器将熱量散到周圍空(kōng)間。若沒有(yǒu)風扇(shàn)以一定風速冷卻，這稱爲(wèi)自然冷卻或自然對流散熱(rè)。
熱量在傳遞過程有一定熱阻。由器(qì)件管芯傳到器件底部的熱(rè)阻爲R JC，器(qì)件(jiàn)底部與散(sàn)熱器之間(jiān)的熱阻爲R CS，散熱器将熱(rè)量散到(dào)周圍空間的熱(rè)阻(zǔ)爲R SA，總的熱阻R JA=R JC+R CS+R SA。若器件的最(zuì)大功率損耗爲PD，并已知器件允許的結溫爲TJ、環境(jìng)溫度爲TA，可以按(àn)下式求出允許的總熱阻R JA。
R JA≤(TJ-TA)/PD
則計算最大允許的散熱器到環境溫度的熱阻R SA爲
R SA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(R JC+R CS)
出于爲(wèi)設計留有餘地的考慮(lǜ)，一般設TJ爲125℃。環境溫度也要(yào)考慮較壞(huài)的情況，一般設TA=40℃ 60℃。R JC的大小與管芯的尺寸封(fēng)裝結構有關，一般可以從器件的(de)數據資料中(zhōng)找到。R CS的大小與(yǔ)安裝技術及器件的封裝有關。如果器件采用導熱油脂或導熱墊(niàn)後，再與散(sàn)熱器安裝，其R CS典型值爲0.1 0.2℃/W;若器件底面不絕緣，需要另外加雲母片(piàn)絕緣，則(zé)其R CS可達1℃/W。PD爲實際的(de)最(zuì)大損耗功率，可(kě)根據不同器件的工作條(tiáo)件計算而得。這樣，R SA可(kě)以計算出來，根據計算的R SA值可(kě)選合(hé)适的散(sàn)熱器了。
散熱器簡介
小型散熱器(或稱散熱片)由鋁合金闆料經(jīng)沖壓工藝及表(biǎo)面處理制成，而大型散(sàn)熱器(qì)由(yóu)鋁合金擠壓形成型材，再經機械加工及表面處理制(zhì)成。它們有各種形(xíng)狀及尺寸供不(bú)同器件安裝及不同功耗的器件選用。散熱器一般是标準件，也可(kě)提供型材，由用戶根(gēn)據要求切割成一定長度而制成(chéng)非标準的散熱器。 散熱(rè)器的表面(miàn)處理有電泳塗漆或黑色(sè)氧極化處理，其目的是提高散熱效(xiào)率及絕緣性能。在(zài)自然冷卻下可提(tí)高10 15%，在通風冷卻下可提高3%，電泳塗漆可耐壓500 800V。
散熱(rè)器廠家對不同型号的(de)散熱器給(gěi)出熱阻值或給出有關曲線，并且(qiě)給出在不同散熱條件下的不同熱阻(zǔ)值。
計算實例
一功率運算放(fàng)大器PA02(APEX公司産品)作低頻(pín)功(gōng)放，其電路如圖1所示。器件爲8引腳TO-3金屬外殼封裝。器件工作(zuò)條(tiáo)件如下:工作電壓(yā) VS爲 18V;負載阻抗RL爲4 ，工作頻率直流條件下可到5kHz，環境溫度設爲40℃，采(cǎi)用自然冷卻。
查PA02器件資料可(kě)知:靜态電流IQ典型值爲27mA，最大值爲40mA;器件(jiàn)的R JC(從管芯到外殼(ké))典型值爲2.4℃/W，最大值爲2.6℃/W。
器件的功耗爲PD:
PD=PDQ+PDOUT
式中PDQ爲器件内部電(diàn)路的功耗，PDOUT爲輸出功率的功耗(hào)。PDQ=IQ(VS+|-VS|)，
PDOUT=V^{2}_{S}/4RL，代入上式
PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL
=37mA(36V)+18V2/4 4
=21.6W
散熱器(qì)簡介
小型散熱器(或稱散熱片)由鋁(lǚ)合(hé)金闆料經沖壓工(gōng)藝及表面處理制成，而大型散熱器由鋁合金擠壓(yā)形成型材，再經機(jī)械加工(gōng)及表面處(chù)理制(zhì)成。它們有(yǒu)各種形狀及尺寸供(gòng)不同器件安裝及不同功耗的(de)器件選用。散(sàn)熱器一般是标準件，也(yě)可提供型材，由用戶根據要求切割成一定長度而制成非(fēi)标準的散熱器。 散(sàn)熱器的表面處理有電泳塗漆或黑色氧極化處理，其目的是(shì)提高散熱效率及絕緣性能。在自然冷卻下可(kě)提高10 15%，在通風(fēng)冷卻下可提高3%，電泳塗(tú)漆可耐壓500 800V。
散熱器(qì)廠(chǎng)家對不同型号的散熱器給(gěi)出熱阻值或給出有關曲線(xiàn)，并且給出在不同散熱條(tiáo)件(jiàn)下的不同熱阻值。
計算(suàn)實例(lì)
一功率運算放大器PA02(APEX公司産(chǎn)品(pǐn))作低頻功放，其(qí)電路如圖1所示。器件爲8引腳TO-3金屬外殼封裝。器(qì)件工作條件如下(xià):工(gōng)作電壓 VS爲 18V;負載阻抗(kàng)RL爲4 ，工作頻率直流條件下可到5kHz，環境溫度(dù)設爲40℃，采用自然(rán)冷卻。
查PA02器件資料可知:靜(jìng)态電流IQ典型值爲27mA，最(zuì)大值爲40mA;器件的R JC(從管芯到(dào)外殼)典型值爲2.4℃/W，最大值爲2.6℃/W。
器件(jiàn)的功(gōng)耗爲PD:
PD=PDQ+PDOUT
式中PDQ爲器件内部電路的功耗，PDOUT爲輸出功率的功耗。PDQ=IQ(VS+|-VS|)，
PDOUT=V^{2}_{S}/4RL，代入(rù)上(shàng)式
PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL
=37mA(36V)+18V2/4 4
=21.6W
