热阻设计方法.doc

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1、一般，热阻公式中，Tcmax=Tj-P*Rjc的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的，否则还应该写成Tcmax=Tj-P*（Rjc+Rcs+Rsa)。Rjc表示芯片内部至外壳的热阻，Rcs表示外壳至散热片的热阻，Rsa表示散热片的热阻。没有散热片时，Tcmax=Tj-P*（Rjc+Rca)。Rca表示外壳至空气的热阻。一般使用条件用Tc=Tj-P*Rjc的公式近似。厂家规格书一般会给出，Rjc，P等参数。一般P是在25度时的功耗。当温度大于25度时，会有一个降额指标。举个实例：一、三级管2N5

2、551规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P)，Rjc是83.3度/W。此代入公式有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度。芯片最高温度一般是不变的。所以有Tc=150-Ptc*83.3，其中Ptc表示温度为Tc时的功耗。假设管子的功耗为1W，那么，Tc=150-1*83.3=66.7度。注意，此管子25度(Tc)时的功率是1.5W，如果壳温高于25度,功率就要降额使用。规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。我们可以用公式来验证这个结论。假设温度为Tc，那么，功率降额为

3、0.012*(Tc-25)。则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。把此时的条件代入公式得出：Tc=150-（1.5-0.012*(Tc-25))×83.3，公式成立。一般情况下没办法测Tj，可以经过测Tc的方法来估算Ttj。公式变为：Tj=Tc+P*Rjc同样与2N5551为例。假设实际使用功率为1.2W，测得壳温为60度，那么：Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了！按照降额0.012W/度的原则，60度时的降额为（60-25）×0.012=0.42W，

4、1.5-0.42=1.08W。也就是说，壳温60度时功率必须小于1.08W，否则超出最高结温。假设规格书没有给出Rjc的值，可以如此计算：Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也没有给出Tj数据，那么一般硅管的Tj最大为150至175度。同样以2N5551为例。知道25度时的功率为1.5W，假设Tj为150，那么代入上面的公式：Rjc=(150-25)/1.5=83.3如果Tj取175度则Rjc=(175-25)/1.5=96.6所以这个器件的Rjc在83.3至96.6之间。如果厂家没有给出25度时的功率。那么可以自己

5、加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时，再把数据代入：Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P    有给Tj最好，没有时，一般硅管的Tj取150度我还要作一下补充说明。一、可以把半导体器件分为功率器件和小功率器件。1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率，散热器足够大时且散热良好时，可以认为其表面到环境之间的热阻为0，所以理想状态时壳温即等于环境温度。功率器件由于采用了特殊的工艺，所以其最高允许结温有的可以达到175度。但是为了保险起见，一律可以按150度来计算。适用公式：Tc=Tj-P*Rjc。设

6、计时，Tj最大值为150，Rjc已知，假设环境温度也确定，根据壳温即等于环境温度，那么此时允许的P也就随之确定。2、小功率半导体器件，比如小晶体管，IC，一般使用时是不带散热器的。所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了。一般厂家规格书中会给出Rja，即结到环境之间的热阻。（Rja=Rjc+Rca)。同样以三级管2N5551为例，其最大使用功率1.5W是在其壳温25度时取得的。假设此时环境温度恰好是25度，又要消耗1.5W的功率，还要保证可温也是25度，唯一的可能就是它得到足够良好的散热！但是一般像2N5551

7、这样TO-92封装的三极管，是不可能带散热器使用的。所以此时，小功率半导体器件要用到的公式是：Tc=Tj-P*RjaRja:结到环境之间的热阻。一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数。2N5551的Rja厂家给的值是200度/W。已知其最高结温是150度，那么其壳温为25度时，允许的功耗可以把上述数据代入Tc=Tj-P*Rja得到：25=150-P*200,得到，P=0.625W。事实上，规格书中就是0.625W。因为2N5551不会加散热器使用，所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是

8、1.5W！还有要注意，SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘（有一定的散热功能）上时测得的。3、另外告诉大家一个窍门，其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温。最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温。最大允许储存温度时，功率P当然为0，所以公式变为Tcmax=Tjmax-0*Rjc，即Tcmax=Tjmax。是不是很神奇！最大允许