功率電阻的散熱設計

TO/SOT封裝的功率電阻已經(jīng)被廣泛的使用于汽車(chē)電子，新能源，電力等場(chǎng)合。相比較傳統的線(xiàn)繞電阻，TO/SOT封裝的電阻具有小體積和無(wú)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，但是溫飄和穩定性一般。為提供更高性能產(chǎn)品，開(kāi)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，根據不同的功率采用氧化鋁或氮化鋁基板，改良了溫飄和穩定性，同時(shí)也在脈沖能力和額定功率方面較厚膜電阻有一定提高。無(wú)論是厚膜技術(shù)還是薄膜技術(shù)的，在連續高功率下運行時(shí)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(wèn)題。下文就開(kāi)步電子生產(chǎn)的50W額定功率，TO220封裝電阻的散熱器適配問(wèn)題進(jìn)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(xiàn)所示。如一個(gè)額定功率為50W的TO-220 封裝的電阻，當法蘭溫度達到130℃時(shí)，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：

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

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(shí)際功率為10W時(shí)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(guò)電路板散熱。熱阻預測值見(jiàn)圖5。請注意，其他元件和焊點(diǎn)也會(huì )受熱。

4. 單獨安裝

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

5. 典型安裝

請參見(jiàn)圖8、圖9。

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