大功率应用中的厚膜电阻式散热器设计?

小夏 科技 更新 2024-02-23

在许多大功率应用中,例如电机和电源,电源电阻器位于主电源线中。 它们的目的是防止损坏或提供一定程度的控制。

在这些应用中,电阻器承受恒定的、相对较高的电流。 当电流流过电阻器时,会产生热量。 这种热能必须消散到环境中,以防止损坏电阻元件,而不会影响附近的组件。

厚膜功率电阻器可以在几秒钟内达到超过安全工作条件的温度。 将工作温度范围保持在最大规定范围(通常为 50 至 60 °C)内非常重要。

功率电阻器主要通过对流散热。 因此,散热量与电阻的表面积直接相关。 增加表面积的一种方法是使用散热器。

电阻式散热器是一种将功率电阻器的热量散发到周围环境以实现高效冷却的装置。 它通常由导热材料组成,如铝合金、铜或钢。

散热器将热量从电阻器传导出来的能力以 c w 的功率耗散来衡量,而功率耗散又取决于散热器材料及其特性、散热器的尺寸和光洁度以及冷却方法。

散热器的选择是为了满足特定电阻器和应用的精确要求。 选择导热系数高的材料。 TO(引线式)封装是散热器应用中最常见的电阻器封装类型。 它有多种标准尺寸可供选择,零件号(例如)表示以英寸为单位的包装尺寸。

散热器的表面积应比电阻器的表面积大得多。 这意味着通过对流(自然或强制)、传导或液体冷却实现高效散热。

对于给定的材料和冷却方法,散热器越大,它可能发出的热量就越多。 鳍可用于增加其表面积。 电阻元件和散热器之间需要出色的热粘合,以避免电阻器的热损坏。

在某些应用中,电阻器浸入变压器油或去离子水(非导电)中,并保持在合适的恒定工作温度。 然而,油和去离子水必须定期过滤或更换,因为它们会随着时间的推移而导电。

散热器应用中使用的电阻器主要设计用于在一个平面上散热,即其背面。 厚膜功率电阻元件的热阻由其内部设计决定。 它指定内部电阻器相对于其外壳或背板的温度。 大多数数据表中都提供了热阻值。

热阻是衡量两个位置之间传热效率的指标。 它被建模为一系列热流阻力。 因此,总热阻是电阻器(电阻元件对基极或外壳的热阻),它是固定的,并且热阻基极或外壳系统板和/或散热器之间的热阻。

热阻问题可以通过修改功率电阻器安装方法、安装力以及电阻器与基板散热器之间的接口来管理。

功率电阻器是整个系统的一小部分。 它们与其他电子元件一起使用,其中一些可能对热敏感。 在许多应用中,空间将受到限制。 这些因素对散热器的选择有重大影响。

散热器的设计和选择应与电阻器的额定功率和工作条件相匹配。 更高的额定功率通常需要更大的散热器和更好的导热性。

通过使用具有更高导热性的材料来减小尺寸,但这会增加成本。 通过自然对流、强制空气、水或油(见上文)进行冷却可以减小散热器的尺寸,但(再次)是有代价的。

在优化功率电阻器的性能时,需要考虑许多散热问题。 解释数据表参数时要小心。 如果您有任何疑问,请咨询您的设备制造商或 EAK 功率电阻器设计专家。

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