散熱1
在普通的數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，我們很少考慮到集成電路的散熱，因?yàn)榈退傩酒墓囊话愫苄。谡５淖匀簧釛l件下，芯片的溫升不會(huì)太大。隨著芯片速率的不斷提高，單個(gè)芯片的功耗也逐漸變大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔騰ＣＰＵ的功耗可達(dá)到 25W。當(dāng)自然條件的散熱已經(jīng)不能使芯片的溫升控制在要求的指標(biāo)之下時(shí)，就需要使用適當(dāng)?shù)纳岽胧﹣?lái)加快芯片表面熱的釋放，使芯片工作在正常溫度范圍之內(nèi)。 通常條件下，熱量的傳遞包括三種方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。傳導(dǎo)是指直接接觸的物體之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞，對(duì)流是借助流體的流動(dòng)傳遞熱量，而輻射無(wú)需借助任何媒介，是發(fā)熱體直接向周?chē)臻g釋放熱量。 在實(shí)際應(yīng)用中，散熱的措施有散熱器和風(fēng)扇兩種方式或者二者的同時(shí)使用。散熱器通過(guò)和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導(dǎo)體，它的充分?jǐn)U展的表面使熱的輻射大大增加，同時(shí)流通的空氣也能帶走更大的熱能。風(fēng)扇的使用也分為兩種形式，一種是直接安裝在散熱器表面，另一種是安裝在機(jī)箱和機(jī)架上，提高整個(gè)空間的空氣流速。與電路計(jì)算中最基本的歐姆定律類(lèi)似，散熱的計(jì)算有一個(gè)最基本的公式： 溫差 = 熱阻 × 功耗 在使用散熱器的情況下，散熱器與周?chē)諝庵g的熱釋放的"阻力"稱(chēng)為熱阻，散熱器與空氣之間"熱流"的大小用芯片的功耗來(lái)代表，這樣熱流由散熱器流向空氣時(shí)由于熱阻的存在，在散熱器和空氣之間就產(chǎn)生了一定的溫差，就像電流流過(guò)電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降一樣。同樣，散熱器與芯片表面之間也會(huì)存在一定的熱阻。熱阻的單位為/W℃。選擇散熱器時(shí)，除了機(jī)械尺寸的考慮之外，最重要的參數(shù)就是散熱器的熱阻。熱阻越小，散熱器的散熱能力越強(qiáng)。下面舉一個(gè)電路設(shè)計(jì)中熱阻的計(jì)算的例子來(lái)說(shuō)明： 設(shè)計(jì)要求： 芯片功耗： 20瓦 芯片表面不能超過(guò)的最高溫度： 85℃ 環(huán)境溫度（最高）： 55℃ 計(jì)算所需散熱器的熱阻。 實(shí)際散熱器與芯片之間的熱阻很小，取01/W℃作為近似。則 （R + 0.1）× 20W = 85 ℃- 55℃ 得到 R = 1.4 /W℃ 只有當(dāng)選擇的散熱器的熱阻小于1.4/W℃時(shí)才能保證芯片表面溫度不會(huì)超過(guò)85℃。 使用風(fēng)扇能帶走散熱器表面大量的熱量，降低散熱器與空氣的溫差，使散熱器與空氣之間的熱阻減小。因此散熱器的熱阻參數(shù)通常用一張表來(lái)表示。如下例：
風(fēng)速（英尺/秒）熱阻（/W℃）
0      3.5
100   2.8
200   2.3
300   2.0
400   1.8

散熱2
我用7805 7810如何計(jì)算散熱片尺寸？ 以7805為例說(shuō)明問(wèn)題。 設(shè)I=350mA，Vin=12V，則耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封裝的熱阻θJA=54℃/W，溫升是132℃，設(shè)室溫25℃，那么將會(huì)達(dá)到7805的熱保護(hù)點(diǎn)150℃，7805會(huì)斷開(kāi)輸出。 正確的設(shè)計(jì)方法是： 首先確定最高的環(huán)境溫度，比如60℃，查出民品7805的最高結(jié)溫TJMAX=125℃，那么允許的溫升是65℃。要求的熱阻是65℃/2.45W=26℃/W。再查7805的熱阻，TO-220封裝的熱阻θJA=54℃/W，TO-3封裝（也就是大家說(shuō)的“鐵殼”）的熱阻θJA=39℃/W，均高于要求值，都不能使用（雖然達(dá)不到熱保護(hù)點(diǎn)，但是超指標(biāo)使用還是不對(duì)的）。所以不論那種封裝都必須加散熱片，資料里講到加散熱片的時(shí)候，應(yīng)該加上4℃/W的殼到散熱片的熱阻。 計(jì)算散熱片應(yīng)該具有的熱阻也很簡(jiǎn)單，與電阻的并聯(lián)一樣，即54//x=26，x=50℃/W。其實(shí)這個(gè)值非常大，只要是個(gè)散熱片即可滿(mǎn)足。 國(guó)產(chǎn)散熱器廠(chǎng)家其實(shí)就是把鋁型材做出來(lái)，然后把表面弄黑。熱阻這種最基本的參數(shù)他們恐怕從來(lái)就沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)。 如果只考慮散熱功率芯片的輸入輸出電壓差X電流是芯片的功耗，這就是散熱片的散熱功率。

散熱3
由于電源模塊的轉(zhuǎn)換效率不可能是100%，因此自身有一定的功耗，電源模塊本身發(fā)熱的高低，主要取決于電源模塊的轉(zhuǎn)換效率。在一定外殼散熱條件下，電源模塊存在一定的溫升(即殼溫與環(huán)境溫度的差異)。電源模塊外殼散熱表面積的大小直接影響溫升。對(duì)于溫升的粗略估計(jì)可以使用這樣的公式：溫升=熱阻系數(shù)′模塊功耗。熱阻系數(shù)對(duì)于涂黑紫銅的外殼P25XXX(用于SMP-1250系列產(chǎn)品的外殼)來(lái)說(shuō)約為3.76°C/W。這里的溫升和系數(shù)是在模塊直立，并使下方懸空1cm，自然空氣流動(dòng)的情況下測(cè)試的。
對(duì)于溫度較高的地方須將模塊降額使用以減小模塊的功耗，從而減小漸升，保證外殼不超過(guò)極限值。
對(duì)于功率較大的模塊，須加相應(yīng)的散熱器以使模塊的溫升得到下降。不同的散熱器在自然的條件下有不同的對(duì)環(huán)境的熱阻，主要影響散熱器熱阻的因素是散熱器的表面積。同時(shí)考慮到空氣的對(duì)流，如果使用帶有齒的散熱器應(yīng)考慮齒的方向盡量不阻礙空氣的自然對(duì)流，例如：當(dāng)使用的模塊輸出功率為100W，效率為82%時(shí)，滿(mǎn)載時(shí)模塊的功耗為：100/0.82-100=22W，選用附件中WS75(75W) 散熱器，其熱阻為1.9°C/W,不考慮原外殼的橫向散熱,自然散熱的溫升為1.9′22=42°C。

標(biāo)簽： 點(diǎn)擊： 評(píng)論: