熱阻的定義,概念
熱阻(Thermal Resistance)是表征熱量傳遞過程中遇到的阻力的物理量,也可以理解為傳熱過程中溫度差與熱流量比值的指標(biāo)。它反映了介質(zhì)或介質(zhì)間傳熱能力的大小。在電子元器件設(shè)計(jì)和散熱方案設(shè)計(jì)中,熱阻是一個(gè)重要的參數(shù)。
熱阻通常用英文字母R表示,單位為攝氏度每瓦特(℃/W)。即當(dāng)兩側(cè)溫度差為1℃,熱流通過時(shí)所需要的功率為1瓦特,則熱阻為1℃/W。熱阻的大小取決于物質(zhì)的導(dǎo)熱性能以及傳熱路徑、形狀等因素。
熱阻計(jì)算公式
R=(T1-T2)/P
熱阻的計(jì)算公式是R=(T1-T2)/P。
其中:
R是熱阻。
T1是熱源溫度。
T2是散熱器溫度。
P是散熱器吸收的熱功率。
當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時(shí),遇到的阻力稱為導(dǎo)熱熱阻。對于熱流經(jīng)過的截面積不變的平板,導(dǎo)熱熱阻為為L/(k*A)。其中L為平板的厚度,A為平板垂直于熱流方向的截面積,k為平板材料的熱導(dǎo)率。
此外,還有其他相關(guān)熱阻計(jì)算公式,如通用公式:Tcmax=TJ-P*(RJC+RCS+RSA),其中RJC表示芯片內(nèi)部至外殼的熱阻,RCS表示外殼至散熱片的熱阻,RSA表示散熱片到環(huán)境的熱阻。
相關(guān)概念
熱量在熱流路徑上遇到的阻力,反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小,表明了 1W熱量所引起的溫升大小,單位為℃/W或K/W。用熱功耗乘以熱阻,即可獲得該傳熱路徑上的溫升。可以用一個(gè)簡單的類比來解釋熱阻的意義,換熱量相當(dāng)于電流,溫差相當(dāng)于電壓,則熱阻相當(dāng)于電阻。
熱阻Rja:芯片的熱源結(jié)(junction)到周圍冷卻空氣(ambient)的總熱阻,乘以其發(fā)熱量即獲得器件溫升。
熱阻Rjc:芯片的熱源結(jié)到封裝外殼間的熱阻,乘以發(fā)熱量即獲得結(jié)與殼的溫差。
熱阻Rjb:芯片的結(jié)與PCB板間的熱阻,乘以通過單板導(dǎo)熱的散熱量即獲得結(jié)與單板間的溫差。
熱阻廣泛應(yīng)用于電子元器件和散熱器等設(shè)計(jì)中。在電子元器件中,合理地選擇散熱器和散熱方案,可以有效提高元器件的工作效率和壽命;而在散熱器中,根據(jù)熱阻值的大小來選擇合適的材料和形狀,以提高散熱效率。
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