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我們從基本原理出發,EAK封裝TO220 平面厚膜功率電阻器,對其散熱器 選型、安裝進行指導。 當有熱量在物體上傳輸時,在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值,單位:℃/W。

上式中,T1 為物體一端的溫度、T2為物體另一端熱源的溫度,P 為熱源的功率。適用于 一維、穩態、無內熱源的情況下的熱阻。在近似分析中,我們依然可以參照此式。 簡單的說, 熱阻 Rth就是描述阻礙散熱的物理量,熱阻越大,散熱越困難。為了便于理解,我們可以做 如下類比:

電阻是對電流的阻礙作用,熱阻是對溫度的阻礙作用。我們針對如下左圖常見的功率電阻器散熱實況進行分析,如下右圖所示熱路圖,并定義 各部分熱阻。其中環境溫度 Ta 可以看做熱容量極大,且溫度保持不變,相當于電路中的地。

那么電阻層對環境的總熱阻為 Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc+ (Rcs + Rsa ) //Rca,而一般認為 電阻殼體對環境的熱阻 Rca>>(電阻殼體對散熱器的熱阻 Rcs+散熱器對環境的熱阻 Rsa);故可認為:Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc+ Rcs + Rsa;若電阻殼體與散熱器表面涂覆導熱硅 脂,使得電阻與散熱器表面緊密相連,那么熱阻 Rcs可以忽略。故總熱阻 Rja=(Tj-Ta)/ P = Rjc + Rsa 。
那么我們再來分析熱路圖,看看哪些熱阻是我們所能改變的。如下圖所示,電阻層對殼 體的熱阻 Rjc屬于電阻內部熱阻,無法改變。而能改變的是下列紅色橢圓形框中的外部熱阻, 經過上列分析,外部熱阻約等于 Rsa,即散熱器對環境的熱阻。

EAK封裝 TO220 厚膜功率電阻器結構圖,如下圖所示:

電阻層屬于發熱源,其溫度為 Tj。電阻層附著于陶瓷基板上,陶瓷基板緊貼銅制法蘭盤, 引腳與法蘭盤完全絕緣。其熱路圖可描述如下:其中 Rjp+Rpa>Rfa+Rbf+Rjb,故可認為 (Rjp+Rpa)//(Rfa+Rbf+Rjb) = Rfa+Rbf+Rjb = Rjc;對于電阻器制造商,通常會給到硬件工程師電 阻器內部熱阻參數 Rjc。
EAK作為平面厚膜功率電阻器制造商,所生產的 T0220-A/T0220-B 的 Rjc分別是 2.1℃/W、3℃/W。 電阻器作為一個純發熱元件,會將全部電能轉換為熱能,表現為溫度上升。當電阻長期工 作在高溫狀態下,電阻的電氣性能與壽命會被削弱。故應用在大功率場合下,要控制電阻的 發熱溫度,就必須考慮電阻器的散熱問題。

(1)如上圖為 TO220 封裝電阻器廣泛應用的安裝方式,在電阻器法蘭底部與散熱器接 觸的部分需印刷導熱硅脂或增加導熱墊片,以減小電阻器法蘭表面與散熱器之間的空隙,確 保良好的導熱效果。
(2)法蘭與散熱器連接的螺絲需選用具有彈簧墊圈的規格,防止長時間使用過程中出現 松動滑移產生間隙,影響導熱效果。
(3)建議安裝扭矩<0.9N.m,避免因扭矩過大導致產品產生裂紋或翹曲變形。
(4)如全功率應用電阻器,需參考降功耗曲線圖所示,應用水冷散熱或油冷散熱等方式 保證電阻器底部法蘭溫度≤25℃,以保證電阻器的使用壽命及可靠性。

EAK封裝TO-220,TO-247,TO-263,TO-252以及SOT-227厚膜功率電阻。
