电子电路中的热阻参数介绍
从电子流动的方向出发,阻碍电子流动的参数为电阻,在高频领域称为阻抗,在实际电路中,电路工作过程会产生大量功耗,所有的功耗均需要进行能量转换,其中,热能是需要考虑的重要的一点,从热流动的方向出发,阻碍热量流动的参数即为热阻。
理想的元器件均不会考虑热的影响,但实际元器件全部离不开热的影响,从电阻到电容到芯片,所有的电子元器件都会有温度影响的参数曲线,实际应用中,热阻的理解类似于电阻。
对于实际元器件,受加工工艺和应用的影响,器件引脚和器件封装只是一个外部体现,从热方面考虑,真正需要考虑的是器件的结温,结温计算如下:
Tj:结(Junction)温度;
P:器件功耗;
Rt:热阻
Ta:环境(Ambient)温度。
显然,热阻Rt越大,结温越高,热阻的单位为1℃/W,代表器件1W功耗会导致器件结温升高1℃。
热阻的计算可类似于电阻,当不存在任何外部散热时,管芯到管壳再到使用环境,均存在热阻:
Rjc:Junction to Case,管芯到管壳之间的热阻;
Rca:Case to Ambient,管壳到环境之间的热阻。
当使用大功率器件时,往往会增加散热器方便散热,当增加散热器时,会增加两个热阻参数:
Rcs:Case to Heat Sink;
Rsa:Heat Sink to Ambient;
从而热阻参数变成如下:
由于散热器的热阻小,所以Rcs+Rsa << Rca,且散热器的增加通常需要导热硅脂进行粘合,导热硅脂的热阻极低,所以Rcs≈0,增加散热器后,热阻模型简化如下:
最终的热阻为:
另外,有一点需要注意,有许多带散热焊盘的芯片封装,如TO220和TO-03等,许多人在应用时悬空使用,如果悬空使用散热金属片,实际封装自带的散热金属片热阻非常大,不配合散热片使用的情况下对散热起不到多大的作用。
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