技術筆記:功率電阻的散熱設計

2021-02-23 EDN電子技術設計

TO/SOT封裝的功率電阻已經被廣泛的使用於汽車電子，新能源，電力等場合。相比較傳統的線繞電阻，TO/SOT封裝的電阻具有小體積和無感的特性。大部分TO/SOT封裝的電阻都採用厚膜電阻技術，使用厚膜電阻技術可以做到很高的功率，但是溫飄和穩定性一般。為提供更高性能產品，開步電子推出的一種基於薄膜技術的電阻，該電阻採用TO/SOT封裝，根據不同的功率採用氧化鋁或氮化鋁基板，改良了溫飄和穩定性，同時也在脈衝能力和額定功率方面較厚膜電阻有一定提高。無論是厚膜技術還是薄膜技術的，在連續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境溫度為50℃， 散熱器熱阻計算如下： 

130 − 50 Rt = = 8.0 (K /W ) 10 

我們為該電阻選配了如圖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，此時熱阻預計為58K/W。

5. 典型安裝 

請參見圖8、圖9。


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


開步電子和電阻技術

開步電子所銷售的產品性能世界領先，通過和專業製造廠商，研究機構及行業專家的長期技術交流及合作，使開步電子在銷售高端電子產品的同時參與技術研發。開步電子服務的龐大用戶群體支持市場數據收集，指導供應商的產品戰略調整。2016年開步電子正式上線專業電阻選型平臺www.resistor.today，該平臺收集電阻產品的數據超過30億條，開步電子通過長期的數據積累，可靠性試驗，測試對比，為廣大客戶篩選出質量可靠，價格合理，供貨穩定的產品。另外該平臺提供專業的技術信息，應用案例等，指導工程師的產品研發，指導供應商的產品銷售。開步電子同時推出自有品牌「Resistor.Today」，並致力於把「Resistor.Today」打造成為代表最佳品質和服務的電阻品牌。目前已有眾多技術領先的電阻製造商通過開步電子的品質和服務認證，為「Resistor.Today」 品牌供貨。

 

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