开关电源散热器的设计

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1、技术应用·元器件应用开关电源散热器的设计沙占友安国臣(河北科技大学，河北石家座050054)摘要：阐述散热器的工作原理与设计方法，提出一种设计开关电源散热器的新方法，即根据厂家提供的原始图表通过计算芯片的平均功耗来完成设计，并给出实例加以验证。关键词：开关电源；热阻；温升；散热器DesignoftheHeatSinkforSwitchingPowerSHAZhanyou．ANGuoch~n(HebeiUniversityofScience&Technology,Shijiazhuang050054．China)Abstract：Thepaperintroducestheo

2、perationprinciplesandthedes；0nm~thodsoftheheatsinksandproposedanewwayofdesigningheatsinksforswitchingpowersupplies，thatisfiguringouttheaveragepowerconsumptionaccordingtotheoriginalchartsprovidedbythemanufacturer．Apracticalexampleispresentedtoverifyourapproach．Keywords：SwitchingPowerSupply

3、；ThermalResistance；TemperatureRise；HeatSink中图分类号：TN86文献标识码：B文章编号：0219—2719(2010)01—0037—041散热器简述热阻。所谓热阻，是用来表征各种材料热传导性能的物理量，以单位功耗下材料的温升来表示，单位为使开关电源能正常工作，需要给单片开关是℃／W。电源(或PWM控制器)集成电路装上合适的散热散热大致分为以下三种：(1)平板式散热器，以便将芯片内部产生的热量及时散发掉，避器，简称散热板，其结构简单、成本低廉，容易免因散热不良致使管芯温度超过最高结温，使开自制，但所占面积较大；(2)成品散热器，有

4、叉指关电源无法正常工作，甚至损坏芯片。在不加风式、筋片式两种类型，其散热效果好，体积小，冷的条件下，芯片最主要的散热途径是热传导，但成本较高；(3)PCB散热器，它是将印刷电路板散热途径为“管芯一管壳(或小散热片)一散热器一上的一部分铜箔作为表面贴片式(简称表贴)集成电周围空气”。路的散热器。芯片的最大允许功耗取决于芯片的最高结温平板式散热器和叉指式散热器的安装示意图丁M，仅当T

5、况如图2所示。收稿日期：2009-08-06。为结到外壳的热阻。尺是从外壳到散热器表37第电濠挝左阂Vo1．13No．12010年1月Jan2010POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONS在确定散热板面积时将用到R昭值。表1列出了线性稳压器几种常用封装的热参数。需要指出的是某些产品有多种封装形式。散热板的热阻R与表面积S的关系曲线如图3所示。注意其横、纵坐标均按对数刻度。图中分别给出铝板和铁板的曲线，板厚均为2ram，使用条件是散热板垂直放置，器件装在散热板中心位置。由图可见，散热板的面积愈大，热阻愈小，二者近似成反比。另外，在表面积与

6、厚度相同的／。l脚情况下，铝板的热阻较小，其散热性能优于铁板，而密度仅为铁板的1／3，并且不容易生锈。(a)平板式散热器(b)叉指式散热器PCB散热器的热阻)与散热铜箔面积(S)图1平板式散热器和叉指式散热器的安装示意图的关系曲线如图4中的实线所示，这里假定为没有气流。由图可见，当S=lin645mm时，尺8sA=面的热阻。Rejc为从结到散热器表面的热阻，则55℃／W。虚线是在散热器表面涂有黑漆、气流速R刨s：尺c+尺。cs。尺0s为散热板到周围空气的热度为1．3m／s的条件下测得的，这接近于散热器的阻，简称散热器热阻。尺研为总热阻，则最佳工作状态。计算覆铜板热阻的公式

7、为R刨A=尺。jc+尺0cs+尺。SA=R0js+尺osA(1)RosA=尺ejA一ejc+R0cs)(5)表1几种常用封装的热参数封装形式To-220T0—3T0-263SOT-223最大允许功耗P。／w102052不加散热器时结到周围空气的总热阻62．54040150R。IA／(℃／W)加散热器直接与散热3(直接15(直接焊图2半导体器件加散热器后的热阻后结到散板接触76焊在散在散热板热器表面热板上)上)的总热阻涂导热硅脂Il设未加散热板时的总热阻为R。，稳压器的最R0_A／(℃加0．05ram1高允许结温为M，最高环境温