电源功率器件散热器计算

电源功率器件散热器计算

一、7805 设计事例

设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率

Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W。按照TO-220

封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃，那么

将会达到7805 的

热保护点150℃，7805 会断开输出。

二、正确的设计方法是：

首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品7805 的最高结

温

Tj(max)=125℃，那么允许的温升是65℃。要求的热阻是

65℃/2.45W=26℃/W。

再查7805 的热阻，TO-220 封装的热阻θJA=54℃/W，

TO-3 封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均

高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还

是不对的）,所以不论那种封装都必须加散热片。资料里讲到加散热片

的时候，应该加上4℃/W 的壳到散热片的热阻。

计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即

54//x=26，

x=50℃/W。其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足。

三、散热片尺寸设计

散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。

基本的计算方法是:

1.最大总热阻θja ＝（器件芯的最高允许温度TJ －最高环境

温度

TA ）/ 最大耗散功率

其中，对硅半导体，TJ 可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降

低可靠性和寿命。

最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。

最大耗散功率见器件手册。

2.总热阻θja＝芯到壳的热阻θjc ＋壳到散热片的θcs ＋散热片到环

境的θsa

其中，θjc 在大功率器件的DateSheet 中都有，例如3---5

θcs对TO220 封装，用2 左右，对TO3 封装，用3 左右，加导热硅脂后，

该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。

散热片到环境的热阻θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为

参考，给出一组数据例子。

a.对于厚2mm 的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（℃/W）的对应关系是：

中间的数据可以估计了。

b.对于TO220，不加散热片时，热阻θsa 约60--70 ℃/W。可以看出，当表

面积够大到一定程度后，一味的增大表面积，作用已经不大了。据称，厚度

从 2 mm 加到 4 mm 后，热阻只降到0.9 倍，而不是0.5 倍。可见一味的加

厚作用不大。表面黑化，θsa 会小一点，注意，表面积是指的铝板二面的面积之和，但紧贴电路板的面积不应该计入。对于型材做的散热片，按表面积算出的θsa 应该打点折扣……

说到底，散热片的计算没有很严格的方法，也不必要严格计算。实际中，

是按理论做个估算，然后满功率试试看，试验时间足够长后，根据器件表面

温度，再对散热片做必要的更改。

国产散热器厂家其实就是把铝型材做出来，然后把表面弄黑。热阻这种

最基本的参数他们恐怕从来就没有听说过。如果只考虑散热功率芯片的输入输出电压差X 电流是芯片的功耗，这就是散热片的散热功率。