橋堆的散熱分析

橋堆的散熱分析
當橋堆等功率元器件的損耗較高時（>4.0W），采用自然冷卻的方式已經(jīng)不能滿足其散熱的需求，此時就必須采用強迫風冷的方式來確保元器件的正常工作。采用強迫風冷時，可以分成兩種情況來考慮：a)橋堆不帶散熱器；b)橋堆自帶散熱器。1、 橋堆不帶散熱器對于橋堆不帶散熱器而采用強迫風冷這種情況，其分析的過程同自然冷卻一樣，只不過在計算橋堆外殼向環(huán)境間散熱的熱阻和PCB板與環(huán)境間的傳熱熱阻時，對其換熱系數(shù)的選擇應(yīng)該按照強迫風冷情形來進行，其數(shù)值通常為20~30W/m2C。也即是：
　　于是可以得到橋堆殼體表面的傳熱熱阻和通過引腳的傳熱熱阻為：
　　于是橋堆的結(jié)-環(huán)境的總熱阻為：
　　由上述橋堆不帶散熱器的強迫對流冷卻分析中可以看出，通過橋堆殼體表面的散熱途徑與通過引腳進行散熱的熱阻是相當?shù)?，一方面我們可以通過增加其冷卻風速的大小來改變橋堆的換熱狀況，另一方面我們也可以采用增大PCB板上銅的覆蓋率來改善PCB板到環(huán)境間的換熱，以實現(xiàn)提高橋堆的散熱能力。
　　2、 橋堆自帶散熱器當橋堆自帶散熱器進行強迫風冷來實現(xiàn)其散熱目的時，該種情況下的散熱途徑
　　對比橋堆自然冷卻和帶散熱器的強迫風冷散熱這兩種散熱途徑，可以發(fā)現(xiàn)其根本的差異在于：散熱器的作用大大地改善了橋堆殼體與環(huán)境間的散熱熱阻。如果忽約散熱器與橋堆間的接觸熱阻，則結(jié)合橋堆不帶散熱器的傳熱分析，我們可以得到橋堆帶散熱器進行冷卻的各散熱途徑熱阻分別如下：（1）、橋堆殼體表面散熱熱阻a)橋堆正面殼體的散熱熱阻：同不帶散熱器的強迫風冷一樣：
　　b)橋堆背面殼體的散熱熱阻：
　　假設(shè)忽約橋堆與殼體的接觸熱阻，則： ；選擇散熱器與環(huán)境間熱阻的典型值為：
　　于是：
　　則橋堆通過殼體表面散熱的總熱阻為：
　　2）、流橋通過引腳散熱的熱阻：此時的熱阻同橋堆不帶散熱器進行強迫風冷時的情形一樣，于是有：
　　于是我們可以得到，在橋堆帶散熱器進行強迫風冷時的散熱總熱阻為上述兩個傳熱途徑的并聯(lián)熱阻：
　　仔細分析上述的計算過程和各個傳熱途徑的熱阻數(shù)值，我們可以得出在橋堆帶散熱器進行強迫風冷時的如下結(jié)論：
　　①在上述的三個傳熱途徑中（橋堆正面?zhèn)鳠?、橋堆背面通過散熱器的傳熱和橋堆通過引腳的傳熱），橋堆背面通過散熱器的傳熱熱阻最小，而通過殼體正面的傳熱熱阻最大，通過引腳的熱阻居中；②比較橋堆散熱的總熱阻和通過背面散熱器傳熱的熱阻數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)：通過殼體背面散熱器傳熱熱阻與橋堆的總熱阻十分相當。其實該結(jié)論也說明了，在此種情況下，橋堆的主要傳熱途徑是通過殼體背面的散熱器來進行的，也就是橋堆上絕大部分的損耗是通過散熱器來排放的，而通過其它途徑（引腳和殼體正面）的散熱量是很少的。③由于此時橋堆的散熱狀況與散熱器的熱阻密切相關(guān)，因此散熱器熱阻的大小將直接影響到橋堆上溫度的高低。由此可以看出，在生產(chǎn)廠家所提供的橋堆參數(shù)表中關(guān)于橋堆帶散熱器的熱阻時，只可能是橋堆背面的結(jié)--殼(Rjc)或橋堆殼體上的總的結(jié)--殼熱阻（正面和背面熱阻的并聯(lián)）；此時的結(jié)--環(huán)境的熱阻已經(jīng)沒有參考價值，因為它是隨著散熱器的熱阻而顯著地發(fā)生變化的。