技術(shù)筆記之功率電阻的散熱設(shè)計

TO/SOT封裝的功率電阻已經(jīng)被廣泛的使用于汽車電子，新能源，電力等場合。相比較傳統(tǒng)的線繞電阻，TO/SOT封裝的電阻具有小體積和無感的特性。大部分TO/SOT封裝的電阻都采用厚膜電阻技術(shù)，使用厚膜電阻技術(shù)可以做到很高的功率，但是溫飄和穩(wěn)定性一般。為提供更高性能產(chǎn)品，開步電子推出的一種基于薄膜技術(shù)的電阻，該電阻采用TO/SOT封裝，根據(jù)不同的功率采用氧化鋁或氮化鋁基板，改良了溫飄和穩(wěn)定性，同時也在脈沖能力和額定功率方面較厚膜電阻有一定提高。無論是厚膜技術(shù)還是薄膜技術(shù)的，在連續(xù)高功率下運行時一定要配合合適的散熱器，90%以上的的故障均源自散熱器適配問題。下文就開步電子生產(chǎn)的50W額定功率，TO220封裝電阻的散熱器適配問題進行討論。

1. 直流工作條件下散熱器的選擇

在直流和低頻交流工作條件下，電阻的額定功率如圖 1降功耗曲線所示。如一個額定功率為50W的TO-220 封裝的電阻，當(dāng)法蘭溫度達到130℃時，功率降至 10W。若此刻電阻和散熱器所處的環(huán)境溫度為50℃， 散熱器熱阻計算如下：

Rt =（130 ? 50）/10= 8.0 (K /W )

我們?yōu)樵撾娮柽x配了如圖2所示的平板散熱器，尺寸為54×50×15mm，熱阻為6.58K/W。

我們計算出在實際功率為10W時的法蘭溫度Tf： Tf = ( . 6 58 ×10) + 50 Tf = 115 8 . ℃

2. 金屬板散熱器

若金屬板散熱器垂直安裝在電路板上，如圖6所示，我 們從圖3的圖表中可以得出7K/W熱阻對應(yīng)的金屬板面 積為10000mm2。

3. 可直接貼裝在電路板上

TO-220封裝電阻可直接貼裝在電路板上，如圖4所示。電阻通過電路板散熱。熱阻預(yù)測值見圖5。請注意，其他元件和焊點也會受熱。

4. 單獨安裝

如圖7所示，當(dāng)電阻不帶散熱器獨立安裝在電路板上， 熱量通過電阻表面散出。在額定功率為1W時，此時熱阻預(yù)計為58K/W。

5. 典型安裝

請參見圖8、圖9。

注： 通過上述公式，我們可計算出功率上限或允許的最高溫度。在實際設(shè)計中，還需考慮其他安全因素和降功耗使用。