電源熱設計之--對熱阻的認識

之前做了這么多電源還有高頻機，我一直沒有想過如何設計散熱，或者說怎么樣的散熱設計才不會讓芯片過溫而損壞。對于發熱元件，散熱是必須要考慮的事情，好的散熱有利于元件最大化利用，而壞的散熱則制約著元件的使用極限。最近要去參加一個網絡論壇舉辦的電源技術分享與實戰研討會，屆時還帶上自己的DIY作品，因此我早早準備好自己制作的電源，以讓在場同行共同討論設計心得還有其他方面的東西，我的160W反激式電源發熱很大，本來想著找個散熱片什么的隨便安裝看看能不能頂得住，結果滿載工作了一會就過溫保護，這才逼著我想著怎么計算散熱面積還有如何選擇散熱材料。

雖然之前有聽過熱阻一詞，也瞄過一眼計算過程，但是都沒把這放心上，心想這東西沒多大重要，但是我現在意識到散熱是產品設計的一大重點內容，這難度不亞于電路設計，我們知道Θ*P=ΔT

其中θ叫熱阻（相當于電路的電阻），P叫耗散功率，ΔT叫溫差，就是兩點之間的溫度差。我們看芯片資料都有幾個參數，其中一個叫最大耗散功率PCM，一個叫最大結溫TJmax，還有熱阻℃/W。我們就是根據這幾個參數設計散熱。很多人不知道PCM是如何得出來的，以為是I^2*R得出來的，但是當你查資料的時候發現代入公式得不出這個值。芯片資料寫的PCM都是在一定溫度下的值，正常情況下TJ=150℃，Ta叫環境溫度，Tc叫外殼溫度，Ts叫散熱器溫度和絕緣層之間的溫度，所以根據最上面的公式我們知道θ*PCM=(TJ-Tc)，假如我們加上散熱片和絕緣墊片什么的那么θ值就叫總熱阻抗，θ=θjc θcs θsa，其中θjc就是芯片手冊給的參數，叫結殼熱阻，θcs叫殼到散熱面的熱阻，θsa叫散熱材料到空氣的熱阻。不同的散熱材料熱阻相差很大，所以要想得到良好的散熱效果那么一定要選熱阻小的散熱材料，絕緣墊片的熱阻也是各不相同，下面是一些散熱材料的導熱系數，系數越高，說明散熱效果越好，熱阻越小。

從表格可知，紫銅的導熱系數最大，因此散熱效果最好，空氣的導熱系數最小，所以空氣的散熱效果最差。

知道了PCM和允許最高結溫TJ和環境溫度，那么我們就知道總熱阻是多少，從而計算出我們要的散熱材料的熱阻是多少，然后再選擇散熱材料。當然，這個最后的散熱是否達標還要根據實際測試才能知道。計算只是一個大概值，起到一個大的指導方向。