变频散热器散热效果及选用原则的讨论

时间:2018-5-12 分享到:

变频散热器散热效果及选用原则的讨论

资料表明,变频散热器表面经电泳涂漆发黑或阳极氧化发黑后,其散热量在自然冷却情况下可提高10~15%,在强迫风冷情况下可提高20~30%,电泳涂漆后表面耐压可达500V~800V。所以在选择散热器及制定加工工艺时,对变频散热器进行上述工艺处理会大大提高本身的散热能力,还可以增强绝缘性,降低了因安装不当造成的爬电距离过小,电气间隙不够等带来的不利影响。

散热效果优劣与安装工艺有密切关系,安装时尽量增大功率模块与变频散热器的接触面积降低热阻,提高传热效果。在功率器件与散热器之间涂一层薄薄的导热硅脂可以降低热阻25~30%。如需要在功率器件与散热器之间加绝缘或加垫块来方便安装,建议使用低热阻材料:薄云母,聚酯薄膜或紫铜块,铝块。合理安排器件在散热器上的位置,单件安装时应使器件位于散热器基面中心位置,多件安装时应均匀分布。紧固器件时需保证扭力一致。安装完毕后不宜对器件及散热器再进行机械加工,否则会产生应力,增加热阻。

单面肋片式变频散热器,适于在设备外部作自然风冷,即利于功率器件的通风又可降低机内温度。自然风冷时,应使散热器的断面平行于水平面的方向;强迫风冷时,应使气流的流向平行于散热器的肋片方向。

根据半导体器件的功耗选择变频散热器,可参考式(1):  Q = (Tj – Ta)÷(Rjc + Rcs + Rsa) (1)  式(1)中: Q—耗散功率 W  Tj—结点(P-N)温度 ℃  Ta—环境空气温度 ℃   Rjc—由结点至管壳热阻 ℃/W  Rcs—由管壳至散热器热阻 ℃/W   Rsa—由散热器表面至环境空气热阻 ℃/W    在多数情况下,除由散热器表面至空气最大热阻Rsa以外,所有上述参数均为已知或者可以得到,因此该参数即为选择散热器的基础。式(1)为一基本公式,可适用于自冷或强冷。在用于强迫风冷式散热器选择的资料中多介绍Rsa; 但对于自冷式ΔTsa(散热器与空气温差)则更为常见。由式(1)可得到如下简化结果:  ΔTsa = (Tj-Ta)-Q(Rjc+Rcs) (2)   该式已不出现Rsa与Q乘积,而是允许得到最大值 ΔTsa,因而得到能与常见自冷式图形资料进行直接比较的参数。   利用式(1)通过下面的例子来说明如何为一只半导体器件选择散热器。某一只半导体器件其管芯结温在运行时不得超过125℃(TJ),在环境温度为50℃(TA)时的功耗为10W(Q),制造商提供的该器件的Rjc为1.5℃/W,Rcs可按 0.09℃/W计算,通过式(1)得到Rsa的表达式: 字串6  Rsa=(Tj-Ta)÷Q-(Rjc+Rcs) (3)

将已知数代入式(3) Rsa=(125-50)÷10-(1.5+0.09)  Rsa=5.9℃/W    这就是可用的Rsa最大值,如散热器可提供Rsa较小值即可接受,因为最终的管芯结温将小于125℃规定值。利用Rsa值可以选择各种散热器并了解相应的特性。

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