解析功率电阻的散热设计技巧

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TO/SOT封装的功率电阻已经被广泛的使用于汽车电子,新能源,电力等场合。相比较传统的线绕电阻,TO/SOT封装的电阻具有小体积和无感的特性。大部分TO/SOT封装的电阻都采用厚膜电阻技术,使用厚膜电阻技术可以做到很高的功率,但是温飘和稳定性一般。为提供更高性能产品,开步电子推出的一种基于薄膜技术的电阻,该电阻采用TO/SOT封装,根据不同的功率采用氧化铝或氮化铝基板,改良了温飘和稳定性,同时也在脉冲能力和额定功率方面较厚膜电阻有一定提高。无论是厚膜技术还是薄膜技术的,在连续高功率下运行时一定要配合合适的散热器,90%以上的的故障均源自散热器适配问题。下文就开步电子生产的50W额定功率,TO220封装电阻的散热器适配问题进行讨论。

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1. 直流工作条件下散热器的选择

在直流和低频交流工作条件下,电阻的额定功率如图 1降功耗曲线所示。如一个额定功率为50W的TO-220 封装的电阻,当法兰温度达到130℃时,功率降至 10W。若此刻电阻和散热器所处的环境温度为50℃, 散热器热阻计算如下:

130-50 Rt = = 8.0 (K /W ) 10

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我们为该电阻选配了如图2所示的平板散热器,尺寸为54×50×15mm,热阻为6.58K/W。

我们计算出在实际功率为10W时的法兰温度Tf: Tf = ( . 6 58 ×10) + 50 Tf = 115 8 . ℃

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2. 金属板散热器

若金属板散热器垂直安装在电路板上,如图6所示,我 们从图3的图表中可以得出7K/W热阻对应的金属板面 积为10000mm2。

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3. 可直接贴装在电路板上

TO-220封装电阻可直接贴装在电路板上,如图4所示。电阻通过电路板散热。热阻预测值见图5。请注意,其他元件和焊点也会受热。

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4. 单独安装

如图7所示,当电阻不带散热器独立安装在电路板上, 热量通过电阻表面散出。在额定功率为1W时,此时热阻预计为58K/W。

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5. 典型安装

请参见图8、图9。

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注: 通过上述公式,我们可计算出功率上限或允许的最高温度。在实际设计中,还需考虑其他安全因素和降功耗使用。