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我们从基本原理出发,EAK封装TO220 平面厚膜功率电阻器,对其散热器 选型、安装进行指导。 当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值,单位:℃/W。
上式中,T1 为物体一端的温度、T2为物体另一端热源的温度,P 为热源的功率。适用于 一维、稳态、无内热源的情况下的热阻。在近似分析中,我们依然可以参照此式。 简单的说, 热阻 Rth就是描述阻碍散热的物理量,热阻越大,散热越困难。为了便于理解,我们可以做 如下类比:
电阻是对电流的阻碍作用,热阻是对温度的阻碍作用。我们针对如下左图常见的功率电阻器散热实况进行分析,如下右图所示热路图,并定义 各部分热阻。其中环境温度 Ta 可以看做热容量极大,且温度保持不变,相当于电路中的地。
那么电阻层对环境的总热阻为 Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc+ (Rcs + Rsa ) //Rca,而一般认为 电阻壳体对环境的热阻 Rca>>(电阻壳体对散热器的热阻 Rcs+散热器对环境的热阻 Rsa);故可认为:Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc+ Rcs + Rsa;若电阻壳体与散热器表面涂覆导热硅 脂,使得电阻与散热器表面紧密相连,那么热阻 Rcs可以忽略。故总热阻 Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc + Rsa 。
那么我们再来分析热路图,看看哪些热阻是我们所能改变的。如下图所示,电阻层对壳 体的热阻 Rjc属于电阻内部热阻,无法改变。而能改变的是下列红色椭圆形框中的外部热阻, 经过上列分析,外部热阻约等于 Rsa,即散热器对环境的热阻。
EAK封装 TO220 厚膜功率电阻器结构图,如下图所示:
电阻层属于发热源,其温度为 Tj。电阻层附着于陶瓷基板上,陶瓷基板紧贴铜制法兰盘, 引脚与法兰盘完全绝缘。其热路图可描述如下:其中 Rjp+Rpa>Rfa+Rbf+Rjb,故可认为 (Rjp+Rpa)//(Rfa+Rbf+Rjb) = Rfa+Rbf+Rjb = Rjc;对于电阻器制造商,通常会给到硬件工程师电 阻器内部热阻参数 Rjc。
EAK作为平面厚膜功率电阻器制造商,所生产的 T0220-A/T0220-B 的 Rjc分别是 2.1℃/W、3℃/W。 电阻器作为一个纯发热元件,会将全部电能转换为热能,表现为温度上升。当电阻长期工 作在高温状态下,电阻的电气性能与寿命会被削弱。故应用在大功率场合下,要控制电阻的 发热温度,就必须考虑电阻器的散热问题。
(1)如上图为 TO220 封装电阻器广泛应用的安装方式,在电阻器法兰底部与散热器接 触的部分需印刷导热硅脂或增加导热垫片,以减小电阻器法兰表面与散热器之间的空隙,确 保良好的导热效果。
(2)法兰与散热器连接的螺丝需选用具有弹簧垫圈的规格,防止长时间使用过程中出现 松动滑移产生间隙,影响导热效果。
(3)建议安装扭矩<0.9N.m,避免因扭矩过大导致产品产生裂纹或翘曲变形。
(4)如全功率应用电阻器,需参考降功耗曲线图所示,应用水冷散热或油冷散热等方式 保证电阻器底部法兰温度≤25℃,以保证电阻器的使用寿命及可靠性。
EAK封装TO-220,TO-247,TO-263,TO-252以及SOT-227厚膜功率电阻。