1、首先,明確兩個(gè)概念:
穩(wěn)態(tài)熱阻:兩處測(cè)量點(diǎn)溫差△T,單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)散熱面的能量為Pd,熱阻RΘ=△T/Pd,單位℃/W。它是一個(gè)反映了散熱體散熱性能的參數(shù)。熱阻越大,散熱越慢。(字面意思理解也很簡(jiǎn)單,阻礙熱量傳遞的能力)
瞬態(tài)熱阻:因?yàn)殡娮悠骷臏厣⒉灰欢ǚ浅F交7逯禍囟韧绕骄鶞囟雀又旅K苑逯禍囟瘸蔀榱讼拗破骷ぷ魈匦缘闹饕蛩亍?br />
溫度的峰值往往出現(xiàn)在脈沖寬度tp較短,占空比D低的情況下,這說(shuō)明器件的溫升不僅僅與Pd相關(guān)了,還和脈沖寬度、脈沖形狀(方波、鋸齒波、正弦波這種的典型波形)、頻率等有關(guān)聯(lián)。穩(wěn)態(tài)熱阻的局限性就顯現(xiàn)出來(lái)了。所以引入了瞬態(tài)熱阻,用來(lái)衡量電路中開關(guān)時(shí)刻、浪涌時(shí)刻等瞬間的與散熱相關(guān)的能力。
瞬態(tài)熱阻的定義:在某一時(shí)間間隔的末尾,兩處測(cè)試點(diǎn)的溫度變化與引起這一變化的,在該時(shí)間間隔開始時(shí)按階躍函數(shù)變化的耗散功率之比。ZΘ=r(tp,D)RΘ
r(tp,D)表示脈沖寬度與占空比之間的一個(gè)比例。不難看出瞬態(tài)熱阻與穩(wěn)態(tài)熱阻具有關(guān)聯(lián)性。瞬態(tài)熱阻反映了散熱體在熱慣性的作用下,在熱傳遞的過(guò)程中對(duì)熱阻的改變。
2、結(jié)溫與殼溫
3、測(cè)試電路
原理圖
萬(wàn)用表測(cè)得數(shù)據(jù)記為UR;
Mos體二極管電壓、電流記為Uf,If;
電源電壓記為U。
測(cè)量mos熱阻
第一步:將電路板置于溫箱中,類似于下圖設(shè)備。主要是為了保證靜態(tài)無(wú)風(fēng)狀態(tài)。加熱后,使其內(nèi)部達(dá)到熱平衡。即Tj=Tc。這個(gè)溫度(T1)不能過(guò)低,因?yàn)闇囟冗^(guò)低,結(jié)溫和殼溫不可能相同。
電路中使用的電阻R為2KΩ,緩慢調(diào)節(jié)電源電壓U至20.7V時(shí)(二極管通態(tài)壓降為0.6-0.8左右),mos的體二極管電流If達(dá)到10mA。
保持U不變,提高溫度,記錄UR與對(duì)應(yīng)溫度。根據(jù)Uf=U-UR,得出下表數(shù)據(jù):
第二步:將溫箱溫度調(diào)回T1,并放入一個(gè)熱電偶測(cè)量溫箱內(nèi)環(huán)境溫度Ta,進(jìn)一步確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。再連接一個(gè)熱電偶至MOS,測(cè)量殼溫Tc,如下圖所示。當(dāng)然實(shí)際測(cè)量的mos應(yīng)該已經(jīng)焊接在電路板上了。
在保持溫箱溫度不變的情況下。提升If(提高 U),記錄萬(wàn)用表讀數(shù)Uf。根據(jù)Pd=Uf*If得到不同時(shí)刻的耗散功率。
第三步,迅速降低If至10mA。即將電源電壓U降低至20.7V。記錄此時(shí)的Uf后,去第一步中收集的表格里,找對(duì)應(yīng)的溫度,即Tj。
最終,按照公式計(jì)算熱阻:
結(jié)到殼的熱阻RΘjc=(Tj-Tc)/Pd
殼到環(huán)境的熱阻RΘca=(Tc-Ta)/Pd
結(jié)到環(huán)境的熱阻RΘja=(Tj-Ta)/Pd
寫在最后,其實(shí)這種方法誤差不小,是實(shí)驗(yàn)室粗略估計(jì)熱阻的一種方式。實(shí)施起來(lái)其實(shí)有很多需要微操的地方。比如第三步中,如何迅速降低If。這個(gè)時(shí)間越短越好。又比如第一步,你如何評(píng)判溫箱里的MOS結(jié)溫與殼溫達(dá)到熱平衡呢。所以在需求精度高的情況下,應(yīng)盡量采購(gòu)專業(yè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。
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