MOS管功耗计算
篇一:mos管热阻计算公式
计算功率耗散
要确定一个MOSFET场效应管是否适于某一特定应用，需要对其功率耗散进行计算。耗散主要包括阻抗耗散和开关耗散：
PDDEVICETOTAL=PDRESISTIVE+PDSWITCHING
由于MOSFET的功率耗散很大程度上取决于其导通电阻(RDS(ON))，计算RDS(ON)看似是一个很好的着手之处。但MOSFET的导通电阻取决于结温TJ。返过来，TJ又取决于MOSFET中的功率放大器耗散和MOSFET的热阻(ΘJA)。这样，很难确定空间从何处着手。由于在功率耗散计算中的几个条件相互依赖，确定其数值时需要迭代过程(图1)。
这一过程从首先假设各MOSFET的结温开始，同样的过程对于每个MOSFET单独进行。MOSFET的功率耗散和允许的环境温度都要计算。
当允许的周围温度达到或略高于电源封装内和其供电的电路所期望的最高温度时结束。使计算的环境温度尽可能高看似很诱人，但这通常不是一个好主意。这样做将需要更昂贵的MOSFET、在MOSFET下面更多地使用铜片，或者通过更大或更快的风扇使空气流动。所有这些都没有任何保证。
在某种意义上，这一方案蒙受了一些“回退”。毕竟，环境温度决定MOSFET的结温，而不是其他途径。但从假设结温开始所需要的计算，比从假设环境温度开始更易于实现。
对于开关MOSFET和同步整流器两者，都是选择作为此迭代过程开始点的最大允许裸片结温(TJ(HOT))。大多数MOSFET数据参数页只给出25°C的最大
RDS(ON)，，但近来有一些也提供了125°C的最大值。MOSFETRDS(ON)随着温度而提高，通常温度系数在0.35%/°C至0.5%/°C的范围内(图2)。如果对此有所怀疑，可以采用更悲观的温度系数和MOSFET在25°C规格参数(或125°C的规格参数，如果有提供的话)计算所选择的TJ(HOT)处的最大RDS(ON)：RDS(ON)HOT=RDS(ON)SPEC×[1+0.005×(TJ(HOT)?TSPEC)]
其中，RDS(ON)SPEC为用于计算的MOSFET导通电阻，而TSPEC为得到RDS(ON)SPEC的温度。如下描述，用计算得到的RDS(ON)HOT确定MOSFET和同步整流器的功率耗散。讨论计算各MOSFET在假定裸片温度的功率耗散的段落之后，是对完成此迭代过程所需其他步骤的描述。
同步整流器的耗散
对于除最大负载外的所有负载，在开、关过程中，同步整流器的MOSFET的漏源电压通过捕获二极管箝制。因此，同步整流器没有引致开关损耗，使其功率耗散易于计算。需要考虑只是电阻耗散。
最坏情况下损耗发生在同步整流器负载系数最大的情况下，即在输入电压为最大值时。通过使用同步整流器的RDS(ON)HOT和负载系数以及欧姆定律，就可以计算出功率耗散的近似值：
PDSYNCHRONOUSRECTIFIER=[ILOAD2×RDS(ON)HOT]×[1>-(VOUT/VIN(MAX))] 开关MOSFET的耗散
开关MOSFET电阻损耗的计算与同步整流器的计算相仿，采用其(不同的)负载系数和RDS(ON)HOT：PDRESISTIVE=[ILOAD2×RDS(ON)HOT]×(VOUT/VIN)
由于它依赖于许多难以定量且通常不在规格参数范围、对开关产生影响的因素，开关MOSFET的开关损耗计算较为困难。在下面的公式中采用粗略的近似值作为评估一个MOSFET的第一步，并在以后在实验室内对其性能进行验证：PDSWITCHING=(CRSS×VIN2×fSW×ILOAD)/IGATE
其中CRSS为MOSFET的反向转换电容(一个性能参数)，fSW为开关频率，而IGATE为MOSFET的启动阈值处(栅极充电曲线平直部分的VGS)的MOSFET栅极驱动的吸收电流和的源极电流。
一旦根据成本(MOSFET的成本是它所属于那一代产品的非常重要的功能)将选择范围缩小到特定的某一代MOSFET，那一代产品中功率耗散最小的就是具有相等电阻损耗和开关损耗的型号。若采用更小(更快)的器件，则电阻损耗的增加幅度大于开关损耗的减小幅度;而采用更大(RDS(ON)低)的器件中，则开关损耗的增加幅度大于电阻损耗的减小幅度。
如果VIN是变化的，必须同时计算在VIN(MAX)和VIN(MIN)处的开关MOSFET的功率耗散。MOSFET最坏情况下功率耗散将出现在最小或最大输入电压处。耗散为两个函数的和：在VIN(MIN)(较高的负载系数)处达到最大的电阻耗散，和在VIN(MAX)(由于VIN2的影响)处达到最大的开关耗散。最理想的选择略等于在VIN极值的耗散，它平衡了VIN范围内的电阻耗散和开关耗散。
如果在VIN(MIN)处的耗散明显较高，电阻损耗为主。在这种情况下，可以考虑采用较大的开关MOSFET，或并联多个以达到较低的RDS(ON)值。但如果在VIN(MAX)处的耗散明显较高，则可以考虑减小开关MOSFET的尺寸(如果采用多个器件，或者可以去掉MOSFET)以使其可以更快地开关。
如果所述电阻和开关损耗平衡但还是太高，有几个处理方式：
改变题目设定。例如，重新设定输入电压范围;改变开关频率，可以降低开关损耗，且可能使更大、更低的RDS(ON)值的开关MOSFET成为可能;增大栅极驱动电流，降低开关损耗。MOSFET自身最终限制了栅极驱动电流的内部栅极电阻，实际上局限了这一方案;采用可以更快同时开关并具有更低RDS(ON)值和更低的栅极电阻的改进的MOSFET技术。
由于元器件选择数量范围所限，超出某一特定点对MOSFET尺寸进行精确调整也许不太可能，其底线在于MOSFET在最坏情况下的功率必须得以耗散。 热阻
再参考图1说明，确定是否正确选择了用于同步整流器和开关MOSFET的MOSFET迭代过程的下一个步骤。这一步骤计算每个MOSFET的环境空气温度，它可能导致达到假设的MOSFET结温。为此，首先要确定每个MOSFET的结与环境间的热阻(ΘJA)。
如果多个MOSFET并联使用，可以通过与计算两个或更多关联电阻的等效电阻相同的方法，计算其组合热阻。热阻也许难以估计，但测量在一简单PC板上的单一器件的ΘJA就相当容易，系统内实际电源的热性能难以预计，许多热源在竞争有限的散热通道。
让我们从MOSFET的ΘJA开始。对于单芯片SO-8MOSFET封装，ΘJA通常在62°C/W附近。对于其他封装，带有散热栅格或暴露的散热条，ΘJA可能在40°C/W和50°C/W之间(参见表)。计算多高的环境温度将引起裸片达到假设的TJ(HOT)：TAMBIENT=TJ(HOT)-TJ(RISE)
如果计算的TAMBIENT比封装最大标称环境温度低(意味着封装的最大标称环境温度将导致超过假设的MOSFETTJ(HOT))，就要采取以下一种或所有措施： 提高假设的TJ(HOT)(HOT，但不要超过数据参数页给出的最大值;通过选择更合适的MOSFET，降低MOSFET功率耗散;或者，通过加大空气流动或MOSFET周围的铜散热片面积降低ΘJA。
然后重新计算。采用电子数据表以简化确定可接受的设计所要求的典型的多重叠代。
另一方面，如果计算的比封装最大标称环境温度高得多，就要采取以下一种或所有措施：
降低假设的TJ(HOT);减少用于MOSFET功率耗散的铜散热片面积;或者，采用不那么昂贵的MOSFET。
这些步骤是可选的，因为本案例中MOSFET不会由于超过设定温度而损坏。然而，在TAMBIENT比封装的最大温度高时，这些步骤可以减小板面积和成本。
该过程中最大的不准确性来源于ΘJA。仔细研读ΘJA规格参数相关的数据页说明。典型的规格说明假设器件安装于1平方英寸的2盎司铜片。铜片承担了大部分的散热，而铜片的大小对ΘJA有显著影响。
例如，采用1平方英寸的铜片，D-Pak的ΘJAD-Pak可能是50°C/W。但如果铜片就设在封装引脚下，ΘJA值将会加倍(参见表)。采用多个并联MOSFET，ΘJA主要依赖于它所安装的铜片面积。两个元器件的等效ΘJA可能是只有一个元器件时的一半，除非铜片的面积加倍。就是说，增加并联MOSFET而不同时增加铜片面积，将使RDS(ON)减半，但对ΘJA的改变小得多。
最后，ΘJA的规格参数假设铜片散热面积不需考虑其他元器件的散热。在高电流时，在功率路径上的每个元件，甚至是PC板上的铜材料都会产生热量。为避免对的MOSFET过度加热，需要仔细计估算实际物理环境能达到的ΘJA值;研究所选择的MOSFET提供的热参数信息;检查是否有空间用于增加额外的铜片、散热器和其他器件;确定增加空气流动是否可行;看看在假设的散热通道有没有其他明显的热源，并要估算一下附近元件和空间的加热或冷却作用。
设计实例
热阻标准比较
篇二:mos管热阻计算公式
GJB548B侧重于测定微电子器件的热性能，包括微电子器件的结温、热阻、壳温、安装表面温度以及热响应时间。规定了试验所需的设备：热电偶、能使规定参考点恒温的可控温箱或散热器、提供可控电源和进行规定测量所需的电学设备、红外微辐射仪、用于安装被试微电子器件的典型散热器、热探针组件。参考点温度采用热电偶直接测量。测量热阻时，应选择芯片上功耗密度最大的结进行测量。热阻的测量有两种方法：1、直接测量结温以确定Rth(JR)。采用红外辐射仪可以直接测量半导体芯片内部热限制器件的结温，且应去掉封闭壳体的帽或顶盖，以暴露出有源芯片或器件；2、间接测量结温以确定Rth(JR)。用芯片上特定半导体元件给出器件的结温可间接测量集成电路的热阻。并给出了测量Tj(平均)的开关方法。
MIL-STD-883E中关于微电子器件热性能的测定与GJB548B大致相同。 MIL-STD-750E 分别规定了以下微电子器件的测试电路。
1、老化和寿命试验中结温的测量。有两种测试方法可用：一是选取低的测试电流不会引起明显的自热现象（类似于热阻的测量）；二是采用一系列电流脉冲确定温敏参数。这两种测试方法适用于二极管和双极型三极管。该标准给出了测试中所需的设备以及两种测试方法的测试流程。最后给出了第三种测试方法，该方法仅适用于壳安装好的功率器件，并且器件在老化或寿命试验中的工作功率和电流范围仍低于器件的额定功率。
2、二极管的热阻测试。主要是测定二极管的热性能。有两种测试途径：稳态热阻测试和瞬态热阻测试。位于半导体芯片和封装之间的固晶层中的空洞面积对稳态热阻和瞬态热阻的影响很大，瞬态热阻相比于稳态热阻对空洞面积更敏感。瞬态热阻测试中的建议：瞬态热阻测试方法中的潜在问题基于，在充足的解决方案下试图用足够精确的测试手段来区分合格和不合格的二极管。由于被测二极管电流的增加，瞬态下的热阻抗值将变得非常小，这将增加剔除合格二极管保留不良二极管的可能性。所以在这种情况下应采用较大的IH值。
3、绝缘栅双极晶体管的热阻测试。测量绝缘栅双极晶体管在特定电压、电流和持续脉冲下的热阻。该方法用来测试一个加热脉冲的结的热响应时间。特别地，该试验可测试直流热阻，这要求持续脉冲和加热功率大小的恰当选择。
4、 GaAs的热阻测试。测量MOSFET在特定电压、电流和脉冲宽度下的热阻。以栅源二极管的压降为温敏参数。该方法主要针对封装好的器件。
5、桥式整流器的热阻测试。
6、热阻（集电极关断电流法）。本试验测量特定条件下器件的热阻。该方法主要用于测量具有较大热响应时间的锗器件。
7、晶体管的稳态和瞬态热阻测试。本试验测量晶体管的热性能。测试方法类似于老化和寿命试验中结温的测量。
8、热阻（直流前置电压降,发射极, 连续法）。本试验测量特定条件下器件的热阻。
9、热阻（前置电压降，集电极结, 二极管法）。本试验测量特定条件下器件的热阻。该方法主要用于测量具有较大热响应时间的锗器件。
10、热响应时间。测量结温变化达到最终值90%所需要的时间，结温变化是在器件参考点温度保持不变的情况下，由于功耗的阶跃变化造成的。
11、热时间常数。测量结温变化达到最终值63.2%所需要的时间。
12、热阻，通用。测量稳态条件下，指定结的单位功耗的温升或环境温度。测试热阻的设备应满足器件使用手册的最低要求。
13、垂直功率MOSFET的热阻测试（漏源电压法）。测量MOSFET在特定电压、电流和持续脉冲下的热阻。以对温度敏感的源漏二极管电压作为温敏参数。该方法主要针对具有较长热响应时间的增强型功率MOSFET。
14、半导体闸流管热阻测试。测试特定条件下半导体闸流管的热阻。
BS IEC 60747-1定义了一般元器件的热衰减因子、等效热网络、瞬态热阻，并规定了测试方法中的热条件。通常情况下，热条件的控制程度只有当被测性能明显依赖于温度时才需要。如果从激励源工作到测试的时间加倍后，在充许误差内没有引起结果的明显变化，需考虑到热平衡。对于环境温度额定的器件，当环境温度低于半导体器件时，如果器件各层周围的环境温度大体一致，可采用自然冷却条件。应在器件的壳以下大约5倍于壳的直径处测量环境温度，且不小于10mm。测量应在一个尺寸适当的无反射壁的腔体内进行。在器件可能被放置的任何一个地方，腔体应能维持所规定的温度，且误差在内。如果不会使器件降温，且在正常对流下较大腔体内可获得相同的结果，腔体内空气轻微的搅动是允许
的。注意：该测量方法的可重复性很大程度上决定于腔体的造型。对于壳温额定的器件，测量应在壳——环境热阻相比结——壳热阻尽可能小的条件下进行。注意：这一条件可通过将器件放置在可自动调温的大块金属或油槽里获得。对于强制冷却的器件，测量应严格按照数据手册规定的条件进行。
IEC 60747-8 规定了分离元器件——场效应晶体管稳态和瞬态结壳热阻的测试电路。如果使用的绝缘材料具有变化的温度系数，如铍二极管，则该测量手段不可用。有两种测量途径：一是冷却法。反向二极管的前置电压作为温敏参数在固定的参考电流下测量。必须注意的是当测量反向二极管的前置电压时，源漏通道不导通。二是加热法。测试电路和要求与冷却法相同，测试程序不同。
BS IEC 60747-9规定了分离元器件——IGBT的结到壳热阻和瞬态结到壳热阻的测试电路。
JESD51-1 集成电路热测试方法－电测试方法（单一半导体器件）。本标准规定了一种单芯片半导体器件的热特性参数电学测试方法，测试方法利用了电流一定、二极管正向电压随结温成线性变化的关系，适用于热测试芯片和功能集成电路器件。测试方法局限于单芯片封装（测试芯片或者功能芯片）。任何半导体器件的热特性在不同的温度和功率耗散下，都不是一个常量，因此，通常要求热测试在接近真实的应用环境下进行。
JESD51-2定义了自然散热环境下，结－空气热阻的测试方法，规定待测SMT封装器件需要组装在标准测试板上，测试时需将测试板水平放置在静止空气箱中防止外来气氛的干扰。
JESD51-3标准用于测试低热导率PCB板条件下的器件结－空气热阻特性，可用于芯片间封装热性能的比较，该标准只适用于引脚间距大于0.35mm的有引脚表面组装器件，不适用于通孔插装、BGA或插座类器件。
JESD51-4标准定义了引线键合类型的半导体芯片的热阻测试要求，从而使该类非标准测试芯片之间的测试结果差异达到最小。
JESD51-5 标准规定了对直接粘结到PCB上的封装类型芯片的测试PCB的要求。
JESD51-6 标准定义了结－顶热特性参数和结－板热特性参数，规定了强制风冷热测试环境的要求及其测试方法。
JESD51-7标准用于测试高热导率PCB板条件下的器件结－空气热阻特性，不适用于通孔插装、BGA或插座类器件。
JESD51-8 标准介绍了含两层铜测试板的结板热阻的测试方法，该标准不适用于具有非对称热流路径的封装器件和在封装一侧安装散热器的封装器件。
JESD51-9 标准规定了BGA、LGA两种芯片封装热测试PCB板的要求，不适用于包含插座或PGA的BGA器件。
JESD51-10 标准规定了DIP和SIP封装器件热测试PCB板的要求。 JESD51-11 标准规定了PGA芯片封装器件热测试PCB板的要求。
JESD51-12标准总体介绍了JESD51系列标准定义的电子器件热特性值的使用方法。以前的jc定义的参考点表面为器件表面的主要散热通道，可能是器件的外壳顶部表面，也可能是外壳的底部表面。该标准进一步明确了外壳顶部表面的结壳热阻定义为jcTop，同时详细说明了结顶热特性参数JT和结板热特性参数JB的含义。
JESD51-13标准主要对半导体器件热测试中的常用术语进行了详细定义。 JESD51-14标准定义了一种新的热阻测试方法，即具有单一热传导路径的半导体器件结壳热阻的瞬态热测试界面法，该标准是在JESD15委员会对半导体封装器件的热学表征技术进行了深入而广泛地研究讨论之后通过的，针对功率型半导体器件的结壳热阻的热瞬态测试方法与传统的稳态测量方法相比，这种新的测试方法具有更高的测试精度和重复性。
JESD51-31标准针对多芯片组件的特点，对上述JESD51系列标准规定的单芯片条件下的热测试环境进行了适当修正，该标准将多芯片封装器件分成两大类，一类是热源芯片相对于封装中心位置在X-Y方向对称的封装器件；另一类是有源芯片或热源非对称分布的封装器件。关于多芯片组件热测试向导的编制工作JESD15委员会正在准备阶段。
热阻和结温详细概念和设计指导
篇三:mos管热阻计算公式
结温（junction temperature）
结温（junction temperature）是处于电子设备中实际半导体芯片（晶圆、裸片）的最高温度。它通常高于外壳温度和器件表面温度。结温可以衡量从半导体晶圆到封装器件外壳间的散热所需时间以及热阻。
2最高结温
最高结温会在器件的datasheet数据表中给出，可以用来计算在给定功耗下器件外壳至环境的热阻。这可以用来选定合适的散热装置。如果器件工作温度超过最高结温，器件中的晶体管就可能会被破坏，器件也随即失效，所以应采取各种途径降低工作温度或是让结温产生的热量尽快散发至环境中。
结温为：热阻×输入电力+环境温度,因此如果提高接合温度的最大额定值,即使环境温度非常高,也能正常工作。
一个芯片结温的估计值Tj，可以从下面的公式中计算出来：
Tj=Ta+( R θJA × PD )
Ta = 封装的环境温度 ( º C )
R θJA = P-N结至环境的热阻 ( º C / W )
PD = 封装的功耗 (W)
3降低结温的途径
1、减少器件本身的热阻；
2、良好的二次散热机构；
3、减少器件与二次散热机构安装介面之间的热阻；
4、控制额定输入功率；
5、降低环境温度；
热阻thermal resistance
热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了 1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。用热功耗乘以热阻，即可获得该传热路径上的温升。可以用一个简单的类比来解释热阻的意义，换热量相当于电流，温差相当于电压，则热阻相当于电阻。
热阻Rja：芯片的热源结（junction）到周围冷却空气（ambient）的总热阻，乘以其发热量即获得器件温升。
热阻Rjc：芯片的热源结到封装外壳间的热阻，乘以发热量即获得结与壳的温差。 热阻Rjb：芯片的结与PCB板间的热阻，乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。
热阻公式
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。
实例
举个实例：一、三级管2N5551 规格书中给出25度（Tc）时的功率是1.5W(P)，Rjc是83.3℃/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。
同样以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,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。
补充说明
我还要作一下补充说明。
可以把半导体器件分为大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*Rja。 Rja：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！最大允许操作温度，一般民用级（商业级）为70度，工业级的为80度.普通产品用的都是民用级的器件，工业级的一般贵很多。 热路的计算，只要抓住这个原则就可以了：从芯片内部开始算起，任何两点间的温差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻.这有点像欧姆定律。任何两点之间的压降，都等于电流乘以这两点间的电阻。不过要注意，热量在传导过程中，任何介质，以及任何介质之间，都有热阻的存在，当然热阻小时可以忽略.比如散热器面积足够大时，其与环境温度接近，这时就可以认为热阻为0.如果器件本身的热量就造成了周围环境温度上升，说明其散热片（有散热片的话）或外壳与环境之间的热阻比较大！这时，最简单的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc来计算.其中Tc为壳温，Rjc为结壳之间的热阻.如果你Tc换成散热片（有散热片的话）表面温度，那么公式中的热阻还必须是结壳之间的加上壳与散热器之间的在加散热器本身的热阻！另外，如果你的温度点是以环境来取点，那么，想想这中间包含了还有哪些热路吧。比如，散热片与测试腔体内空气之间的热阻，腔体内空气与腔体外空气间的热阻.这样就比较难算了。
温升计算
篇四:mos管热阻计算公式
压降乘上RMS电流就是损耗，然后用热阻来计算温升，在加上环境温度就是最终的结温，如果不超过datasheet给出的值就
OK。mos管热阻计算公式。
Ploss=0.9*3=2.7W 公式中0.9是VF
Rt=37℃/W
Rth=2℃/W
不需要加散热器。
电源设计都要考虑效率与散热问题,此公式供大家参考:
T=(P/Fm)^0.8 *539/A
P : 损耗(热量);
Fm: 散热面积;
A :散热校正系数,与散热材料有关;
T :温升.
A的取值范围,要看你所用的散热材料,是用铜,铝还是铁,要查下它们的参数,导热系数,热阻.散热设计是一个比较复杂,也
很头痛的事情,相互学习吧.希望有更多的人来参与,讨论.
任何器件在工作时都有一定的损耗,大部分的损耗变成热量.小功率器件损耗小,无需散热装置.而大功率器件损耗大,若不
采取散热措施,则管芯的温度可达到或超过允许的结温,器件将受到损坏.因此必须加散热装置,最常用的就是将功率器件安
装在散热器上,利用散热器将热量散到周围空间,必要时再加上散热风扇,以一定的风速加强冷却散热.在某些大型设备的功
率器件上还采用流动冷水冷却板,它有更好的散热效果. 散热计算就是在一定的工作条件下,通过计算来确定合适的散热措
施及散热器.功率器件安装在散热器上.它的主要热流方向是由管芯传到器件的底部,经散热器将热量散到周围空间.
采用什么方式散热以及散热片要多大,由以下条件决定:
1、元件损耗
2、元件散热环境
3、元件最高允许温度
如果要进行散热设计,上面的三个条件必须提供,然后才能进行估算.
大部分TO-220三极管,一般中间那个脚是C,它又跟管子本身的金属片相连,也有不相连的.散热片与金属片那个脚相连,所以
一些高压,绝缘不良的问题要主意啦,要留有一定的距离,或选好的绝缘材料.
以7805为例说明问题.
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.
正确的设计方法是:
首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=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,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,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.
国际化标准组织ISO规定:确定散热器的传热系数K值的实验,应在一个长( 4±0.2 )m³宽
( 4±0.2 )m³高( 2.8±0.2 )m
的封闭小室内,保证室温恒定下进行,散热器应无遮挡,敞开设置.
散热器的传热系数是表示:当散热器内热媒平均温度与室内空气温度的差为1℃时,每 ㎡ 散热面积单位时间放出的热量.单
位为W/㎡.℃.
散热量单位为W.传热系数与散热量成正比.
影响散热器传热系数的最主要因素是热媒平均温度与室内空气温度的温差△T,散热器的材质、几何尺寸、结构形式、表面
喷涂、热媒温度、流量、室内空气温度、安装方式、片数等条件都会影响传热系数的大小.
散热器性能检测标准工况(当△T=64.5℃时),即:热媒进口温度95℃,出口温度70℃,空气基准温度18℃.
安规要求:
对初/次级距离有三种方式:
1.爬电距离达到要求.
2.空间距离达到要求.
3.采用绝缘材料:
a.用大于0.4mm厚的绝缘材料.
b.用能达到耐压要求的多层安规绝缘材料距离可小于0.4mm
如变压器中用三层黄胶纸.
散热器的计算:
总热阻RQj-a=(Tjmax-Ta)/Pd
Tjmax :芯组最大结温150℃
Ta :环境温度85℃
Pd : 芯组最大功耗
Pd=输入功率-输出功率
={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2
=5.5℃/W
总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热
阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知 RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器
热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C
其中k:导热率 铝为2.08
d:散热器厚度cm
A:散热器面积cm2
C:修正因子 取1
按现有散热器考虑,d=1.0 A=17.6³7+17.6³1³13mos管热阻计算公式。
算得 散热器热阻RQd-a=4.1℃/W,
热量传递的三种基本方式:导热、对流和辐射.mos管热阻计算公式。
传热的基本计算公式为:
Φ=ΚAΔt
式中:Φ —— 热流量,W;
Κ —— 总传热系数,W/(m2²℃);
A —— 传热面积,m2;
Δt—— 热流体与冷流体之间的温差,℃.
散热器材料的选择:
常见金属材料的热传导系数:
银 429 W/mK
铜 410 W/mK
金 317 W/mK
铝 250 W/mK
铁 90 W/mK
热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K＝1℃)时的热传导功率.
5种不同铝合金热传导系数:
AA1070型铝合金 226 W/mK
AA1050型铝合金 209 W/mK
AA6063型铝合金 201 W/mK
AA6061型铝合金 155 W/mK
ADC12 型铝合金 96 W/mK
绝缘系统与温度的关系:
http://m.myl5520.com/mingrenmingyan/103761.html