如何计算散热器的热阻?

介绍音频功率IC的散热设计。

图1:热模型和封装元器件
图1:热模型和封装元器件

图1显示了热模型以及封装中各部分的名称。每个符号的涵义如下。

Pd:IC的功耗
Ta:工作环境温度
T:结温
Tc:外壳温度
Ttab:tab温度(音频功率IC散热器的温度)
Rth(j-c):结与外壳之间的热阻
Rth(j-t):结与tab之间的热阻
Rth(c-a):外壳与环境之间的热阻
Rth(HS):散热器(外部散热器)的热阻

图2:功耗与输出功率的关系曲线图
图2:功耗与输出功率的关系曲线图

本节将详细介绍如何得出外部散热器的尺寸,当HZIP25产品的每个通道的输出功率为4 W且Ta为40 ℃时,外部散热器的Rth(HS)(外部散热器的热阻)将使Tj小于150 ℃。

首先,从图2中读取每个通道输出功率为4W时的功耗。(Pd=15.3 W)

图3:散热器尺寸(外部散热器)与热阻间的关系示例
图3:散热器尺寸(外部散热器)与热阻间的关系示例

然后,使用下式计算出外部散热器热阻所需的Rth(HS)值。
如数据表所示,HZIP25封装的结与TAB之间的热阻Rth(j-t)为1.0 °C/W。

Tj > (Rth(j-t) + Rth(HS)) * Pd + Ta
150 > (1.0 + Rth(HS)) * 15.3 + 40
Rth(HS) < 4.88 ℃/W

然后,利用图3读取外部散热器所需的尺寸。
根据估算,2 mm铝板需要121 cm^2及以上的面积。

每款产品的数据表中都有上述说明中使用的图2,可在散热器(外部散热器)制造商的网站上查阅图3。

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