在許多大功率應用中,例如電機和電源,電源電阻器位于主電源線中。它們的目的是防止損壞或提供一定程度的控制。
在這些應用中,電阻器承受恒定的、相對較高的電流。當電流流過電阻器時,它會產生熱量。這種熱能必須消散到環境中,以防止損壞電阻元件,而不會影響附近的元件。
厚膜功率電阻器可以在幾秒鐘內達到超過安全運行的溫度。將工作溫度范圍保持在最大規定范圍內(通常為 50 – 60?C)非常重要。
功率電阻器主要通過對流散熱。因此,散熱量與電阻器的表面積直接相關。增加表面積的一種方法是使用散熱器。
電阻散熱器是一種將功率電阻器的熱量散發到周圍環境,從而實現高效冷卻的裝置。它通常由導熱材料組成,例如鋁合金、銅或鋼。
可以應用半導體模塊的散熱方案作為思考方向
散熱器將熱量從電阻器傳導出來的能力以 ?C/W 的功率耗散來衡量,這又取決于散熱器材料及其特性、散熱器的尺寸和光潔度以及冷卻方法。
散熱器的選擇是為了滿足特定電阻器和應用的精確要求。選擇具有高導熱性的材料。TO型(引線式)封裝是散熱器應用中最常見的電阻器封裝類型。它有多種標準尺寸可供選擇,零件號(例如 1206、0805、0402)以英寸為單位表示包裝尺寸。
散熱器的表面積應比電阻器大得多。這意味著通過對流(自然或強制)、傳導或液體冷卻有效地散熱。
對于給定的材料和冷卻方法,散熱器越大,它可能散發的熱量就越多。鰭片可用于增加其表面積。電阻元件和散熱器之間需要出色的熱粘合,以避免電阻器的熱斷裂。
在某些應用中,電阻器浸入變壓器油或去離子水(非導電)中,這些材料保持在合適的恒定工作溫度。然而,油和去離子水必須每隔一段時間過濾或更換,因為它們會隨著時間的推移而變得導電。
熱阻
用于散熱器應用的電阻器主要設計為在一個平面上散熱,即其背面。厚膜功率電阻元件的熱阻由其內部設計決定。它指定內部電阻器相對于其外殼或背板的溫度。大多數數據表都提供了熱阻值。
熱阻是衡量兩個位置之間傳熱效率的指標。它被建模為一系列熱流阻力。因此,總熱阻是電阻器(電阻元件到基極或外殼)的熱阻,它是固定的,以及電阻器基座或外殼系統板和/或散熱器之間的熱阻。
熱阻問題可以通過修改功率電阻器安裝方法、安裝力以及電阻器與基板/散熱器之間的接口來管理。
選擇散熱器
功率電阻器是整個系統的一小部分。它們與其他電子元件一起使用,其中一些可能對熱敏感。在許多應用中,空間將受到限制。這些因素對散熱器的選擇有重大影響。
散熱器的設計和選擇應與電阻器的額定功率和工作條件相匹配。更高的額定功率通常需要更大的散熱器和更好的導熱性。
通過使用具有更高導熱性的材料來減小尺寸,但這會增加成本。通過自然對流、強制空氣、水或油(見上文)進行冷卻可以減小散熱器的尺寸,但(同樣)是有代價的。
在優化功率電阻器性能時,需要考慮許多電阻器的熱問題。在解釋數據表參數時要小心。如有任何疑問,請咨詢設備制造商或EAK功率電阻器設計專家。