基于散熱器設計的大功率IGBT散熱器水冷熱阻計算

其中l為散熱器的長(cháng)度，單位是m;B為散熱器寬度，單位是米;L為散熱器厚度，單位是米;A為散熱器總有效散熱面積，單位是平方米;h為水的強制對流換熱系數，單位W/m2K;λ為水的導熱系數，單位是W/mK。計算結果為水冷散熱器熱阻值，單位是cm2K/W。這一模塊功能帶有演算的性質(zhì)，可以實(shí)現在散熱器幾何尺寸，水的強制對流換熱系數，水的導熱系數確定的條件下，計算出該散熱器對應的熱阻值。水冷散熱器熱阻曲線(xiàn)繪圖模塊如圖5，圖6所示。其參數意義同圖4。水冷散熱器曲線(xiàn)給出了散熱器總面積，水的強制對流換熱系數和熱阻間的定量關(guān)系。解決了兩個(gè)問(wèn)題;對于給定有效散熱面積面積的散熱器，為實(shí)現特定的熱阻，需達到多大的水的強制對流換熱系數，即需多大的管徑的問(wèn)題。對于特定的水的強制對流換熱系數，如何通過(guò)散熱器的散熱面積面積來(lái)控制熱阻的問(wèn)題。2.2 熱阻計算說(shuō)明

下面用實(shí)例說(shuō)明圖5，圖6熱阻曲線(xiàn)的制圖過(guò)程。在“1.3實(shí)例”中已經(jīng)計算出串聯(lián)A模型，B模型的總熱阻。首先，我們將水的導熱系數λ=0.5 W/mk，L=0.005 m，ls=0.55 m，B=0.45m填入相應空格內。然后選擇曲線(xiàn)類(lèi)型。不同水的強制對流換熱系數下，散熱器有效散熱面積與熱阻之間的關(guān)系如圖5所示。不同有效散熱面積下，水的強制對流換熱系數與熱阻之間的關(guān)系如圖6所示。在界面左下方還有“計算水冷熱阻”，點(diǎn)擊進(jìn)入熱阻計算界面，如圖所示。按要求填入各個(gè)參數值：λ=0.5 W/mK，L=0.005 m，ls=0.55 m，B=0.45 m，h=1 000W/m2K當輸入面積為1.4118是算出熱阻值為92.502 801 066 337 cm2K/W，與上面公式計算模型A結果92.503 cm2K/W相吻合。

3 結語(yǔ)

本文主要介紹了利用傳熱學(xué)基礎原理和公式推導的大功率半導體器件用散熱器水冷熱阻計算公式和為應用方便開(kāi)發(fā)的此公式的熱阻計算和熱阻曲線(xiàn)繪圖計算機軟件，經(jīng)實(shí)例計算和曲線(xiàn)的繪制，可用于水冷散熱器設計時(shí)參考。要注意的是本公式的精確性受到多重因素的影響，存在一定的誤差，且本文中所用的散熱器熱阻公式只適合水冷散熱器。