技術(shù)參數(shù)
在使用功率器件時(shí)最重要的是如何使其產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)出去,以獲得高可靠性。
散熱的最一般方法是把器件安裝在散熱器上,散熱板將熱量輻射到周圍的空氣中去,以及通過自然對(duì)流來散發(fā)熱量。
一般地說,從散熱器到周圍的空氣的熱流量(P)可由下例表示。
P=hA η△T
式中
h為散熱器總的傳熱導(dǎo)率(W/cm2℃) ,A為散熱器的表面積(cm2),η為散熱器效率,△T為散熱器的最高溫度與環(huán)境溫度之差(℃)。
上式中h是由輻射及對(duì)流來決定,η是由散熱器的形成來決定。
總之,散熱器的表面積越大,與環(huán)境溫度之差越大,散熱板的熱量輻射越有效。
(1)輻射散熱
下述近似式表示輻射散熱
hr=2.3×10-11×ε(△T/2+237)3(W/cm2℃)
式中ε是表面輻射率,隨散熱器的表面狀況而變化。表面研磨光潔的產(chǎn)品ε=0.05~0.1也就是說輻射率極差。然而,散熱器表面涂以涂料,經(jīng)氧化可使ε=1。
(2)對(duì)流散熱
功率器件安裝在裝置的框架上時(shí),采用對(duì)流散熱比輻射散熱更有效。在一個(gè)大氣壓的空氣中,采用對(duì)流散熱器的傳導(dǎo)率近似地由下式表示。
hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2 ℃)
式中,H是散熱器垂直方向長于水平方向更為有效。
(3)散熱器效率η
若用薄材料制成散熱器,則離熱源越遠(yuǎn),表面溫度越低,散熱效果也越差。上述公式是假定溫度都是均在分布的,而實(shí)際上在散熱板的邊緣部位表面溫度越低。
這種由散熱器本身溫度確定的系數(shù)就是散熱器效率,它表示散熱板實(shí)際傳遞的熱量與器材安裝部位最高溫度視為均勻分布時(shí)的熱量之比。
η主要是由所用散熱器的材料大小與厚度來決定的。一般地說,熱傳導(dǎo)率高的材料如鋁(2.12W/cm2 ℃)及銅(3.85W/cm2 ℃)而鋼(0.46W/cm2 ℃)就相當(dāng)差了。
另外,散熱器的厚度以厚些為好,并以跟散熱器的長度平方成比例為最佳。 根據(jù)上述各點(diǎn),適用于功率器件的 散熱器應(yīng)滿足下列要求:
(Ⅰ)表面積盡可能大些
(Ⅱ)散熱器表面陽極氧化,發(fā)黑處理
(Ⅲ)散熱器配置應(yīng)使空氣易于流通,以長邊取垂直方向?yàn)榧?/p>
(Ⅳ)使用熱傳導(dǎo)率良好的鋁及銅作為散熱器材料
(Ⅴ)散熱器厚些為好,厚度與長度平方成比例
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