技術(shù)筆記之功率電阻的散熱設(shè)計(jì)
作者：開步睿思 發(fā)表日期：2018-07-02 11:09:14
TO/SOT封裝的功率電阻已經(jīng)被廣泛的使用于汽車電子，新能源，電力等場(chǎng)合。相比較傳統(tǒng)的線繞電阻，TO/SOT封裝的電阻具有小體積和無感的特性。大部分TO/SOT封裝的電阻都采用厚膜電阻技術(shù)，使用厚膜電阻技術(shù)可以做到很高的功率，但是溫漂和穩(wěn)定性一般。為提供更高性能產(chǎn)品，開步電子推出的一種基于薄膜技術(shù)的電阻，該電阻采用TO/SOT封裝，根據(jù)不同的功率采用氧化鋁或氮化鋁基板，改良了溫漂和穩(wěn)定性，同時(shí)也在脈沖能力和額定功率方面較厚膜電阻有一定提高。無論是厚膜技術(shù)還是薄膜技術(shù)的，在連續(xù)高功率下運(yùn)行時(shí)一定要配合合適的散熱器，90%以上的的故障均源自散熱器適配問題。下文就開步電子生產(chǎn)的50W額定功率，TO220封裝電阻的散熱器適配問題進(jìn)行討論。
1. 直流工作條件下散熱器的選擇
在直流和低頻交流工作條件下，電阻的額定功率如圖 1降功耗曲線所示。如一個(gè)額定功率為50W的TO-220 封裝的電阻，當(dāng)法蘭溫度達(dá)到130℃時(shí)，功率降至 10W。若此刻電阻和散熱器所處的環(huán)境溫度為50℃， 散熱器熱阻計(jì)算如下：
Rt =（130 ? 50）/10 = 8.0 (K /W
)
我們?yōu)樵撾娮柽x配了如圖2所示的平板散熱器，尺寸為54×50×15mm，熱阻為6.58K/W。
我們計(jì)算出在實(shí)際功率為10W時(shí)的法蘭溫度Tf： Tf = (6.58 ×10)+50 Tf = 115.8 ℃
2. 金屬板散熱器
若金屬板散熱器垂直安裝在電路板上，如圖6所示，我 們從圖3的圖表中可以得出7K/W熱阻對(duì)應(yīng)的金屬板面 積為10000mm2。
3. 可直接貼裝在電路板上
TO-220封裝電阻可直接貼裝在電路板上，如圖4所示。電阻通過電路板散熱。熱阻預(yù)測(cè)值見圖5。請(qǐng)注意，其他元件和焊點(diǎn)也會(huì)受熱。
4. 單獨(dú)安裝
如圖7所示，當(dāng)電阻不帶散熱器獨(dú)立安裝在電路板上， 熱量通過電阻表面散出。在額定功率為1W時(shí)，此時(shí)熱阻預(yù)計(jì)為58K/W。
5. 典型安裝
請(qǐng)參見圖8、圖9。
注： 通過上述公式，我們可計(jì)算出功率上限或允許的最高溫度。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需考慮其他安全因素和降功耗使用。