热阻计算器
理解热阻
热阻表示结构中单位热流量的温差。它对电子系统的热管理至关重要。
θtotal = θjc + θcs + θsa（串联）
1/θtotal = 1/θ1 + 1/θ2 + ...（并联）
ΔT = P × θtotal
Rcontact = t / (k × A)
热路径
热路径代表热量从源到环境的传递路线：
- 结到壳（内部）
- 壳到散热器（界面）
- 散热器到环境（外部）
- 额外的并联路径
- PCB导热路径
热接触阻抗
接触热阻发生在两个表面的接触界面，会显著影响整体散热性能。
如何降低接触热阻
- 使用导热界面材料(TIM)
- 确保表面平整度
- 施加适当的安装压力
- 清洁接触表面
- 选择兼容的材料
| 界面类型 | 热阻 (°C/W) | 备注 |
|---|---|---|
| 干接触 | 0.5-1.0 | 导热性能差 |
| 导热硅脂 | 0.2-0.3 | 适合不平整表面 |
| 导热垫 | 0.3-0.5 | 易于使用 |
| 液态金属 | 0.1-0.2 | 性能优异但导电 |
热阻网络
热阻网络可以类比电路进行分析：
| Type | Formula | Application |
|---|---|---|
| 串联 | Rtotal = R1 + R2 + R3 | 单一热路径 |
| 并联 | 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 | 多重热路径 |
| 复合 | 混合计算 | 实际系统 |
设计考虑
热设计中的关键因素：
- 功率损耗要求
- 空间限制
- 成本限制
- 可靠性目标
- 环境条件
散热器设计
散热器设计需要优化多个参数：
Key Factors:
- 散热片间距和厚度
- 基板厚度
- 表面积
- 材料选择
- 气流特性
| Type | Performance | Applications |
|---|---|---|
| 冲压散热器 | 基础 | 低功率器件 |
| 挤压散热器 | 良好 | 中功率器件 |
| 锻造散热器 | 优异 | 高功率器件 |
故障排除指南
常见热问题及其解决方案：
结温过高
Possible Causes:
- 导热界面不良
- 散热器不足
- 环境温度高
Solutions:
- 重新涂抹导热硅脂
- 升级散热器
- 改善通风
热循环问题
Possible Causes:
- 材料膨胀系数不匹配
- 安装压力不当
- TIM材料老化
Solutions:
- 使用兼容材料
- 调整安装压力
- 定期更换TIM
Preventive Measures:
- 定期维护
- 温度监控
- 正确的安装程序
- 优质组件
应用场景
热阻分析在各种电子应用中都很重要：
- 散热器设计和选择
- 半导体器件散热
- PCB热管理
- 功率电子散热
- LED散热设计
- 电子封装
快速参考
封装热阻
TO-220: 3-5°C/W
DPAK: 5-8°C/W
QFN: 8-15°C/W
SOIC: 15-25°C/W
设计提示
- • 减少热界面数量
- • 使用导热硅脂/垫
- • 添加PCB导热过孔
- • 确保良好接触
- • 考虑气流路径
常用值
导热材料特性
导热硅脂: 3-8 W/m·K
导热垫: 1-5 W/m·K
相变材料: 1-3 W/m·K
导热膏: 0.7-3 W/m·K
接触热阻
干接触: 0.5-1.0°C/W
使用导热材料: 0.1-0.3°C/W
焊接: 0.05-0.1°C/W
夹持: 0.2-0.5°C/W