电力电子器件散热的基本原理(1 )——热传导中的“热阻”概念 散热的基本原理 一个工作中的电力电子器件由于种种原因本身要发热。如何驱散掉这些热呢?人们发明了“散热器”，实际上它是一种热交换器。把器件的发热面与散热器平面紧贴一起，热就从器件传到温度较低的散热器上，然后通过流动的空气、水或其他介质吸收散热器上的热并把它带走。此时，我们可以看到存在着一条热流通道，它是从热源——发热的器件芯片开始到带走热的介质为止。如果在这条热流通道中固体部分用的是高导热系数材料、流体部分又是热容高的材料，那么热就散的快，也就是热流遇到的阻力小。这里提出了一个“热阻”概念。如用 R 表示： 热阻： R= (Td - Ta)/P Td 是发热点d 点温度、Ta 是周围流动介质 a 点温度、P 是发热点的发热功率。在此，热流是由 d 点向a 点流动，Td > Ta ，此时 R 即为 d 点到 a 点热阻。 在电力电子器件中，设芯片温度为：Tj、流动介质温度为 Ta 热阻： Rja = (Tj - Ta)/P 当Ta 为一定，发热功率P 恒定时,热阻 Rja 越小，芯片温度 Tj 也越小。 Rj-a 由三部分热阻叠加。ⅰ，芯片到器件外壳，热阻为 Rjc;ⅱ，由器件外壳到散热器，热阻为 Rcs;ⅲ，散热器到周围介质，热阻为 Rsa Rja = Rjc + Rcs + Rsa 第一项由器件制造者设计决定，第二项很小，装置设计者要考 虑 的就是第三项：Rsa 为叙 述 方 便 ，先 从强 迫 空气冷 却 (风 冷 )说 起。 在风 冷 条件下 Rsa 由以下 几 个因素 决定： ⅰ，散热器材质的热导率越大 越好 ; ⅱ，散热器与空气接 触 面面积 越大 越好 ; ⅲ，风 速 大 比 小好 ; 但 要注 意 的是：风 机 吹 出的风 是流体，同 样 遵 循 流体运 动原理。即前 方 阻力小风 速 就大 ，流量 增 大 ;前 方 阻力大 ，风 速 就小，流量 减 小，有 如并联 电路 的欧 姆 定律 。所 以不 能 用减 小散热片的间 距 多 加翅 片，来 单 纯 达 到加大 散热器的表面积 的效 果。因为间 距 一小，空气阻力增 加，风 在间 隙 处 很难 进 去 。此时，如在散热器周边 没 有 阻挡 物 ，大 量 的风 就从周边 通过。间 隙 内 的风 速 很小，风 量 也不 大 ，达 不 到冷 却 的目 的。 电 力 电 子 器 件 散 热 的 基 本 原 理 (2 )— — 风 冷 散 热 器 ...
