03.07 功放散熱器鋁型材的選用

事實上,一個功放中可能有幾個功放管共用一個散熱器鋁型材,同時少不了加上雲母片墊片和塗抹硅脂。我們可以通過測量和計算來估算求出散熱器的熱阻,以恰當地選擇散熱器,避免浪費或不足,以下試舉一例談談散熱器鋁型材的選擇。

現擬製一款乙類功放,其每聲道輸出功率RMS為50W,用四隻功率管(硅管,底板面積均為6cm2,假設查得RTj為℃/W),加雲母墊片(其熱阻設為每平方釐米2.5℃/W),塗抹硅脂(其熱阻設為每平方釐米1.5℃/W),環境溫度Ta設為40℃,現欲求得散熱器的尺寸,以恰當地選擇散熱器。

不妨假設效率η為70%,則PC=P0/η- P0=(50×2)/0.7-50×2≈43W。因為共有四隻功率管,故功率管的熱阻RTj為1÷4=0.25℃/W。從前文已知,RTC與管殼和散熱片之間有無絕緣墊片以及這兩者之間的接觸與緊固程度有關,那麼這裡應把雲母片和導熱硅脂的熱阻考慮進去,不難得到雲母片的熱阻為2.5÷6÷4=0.1℃/W,塗抹導熱硅脂的熱阻為1.5÷6÷4≈0.06℃/W,即RTC =0.1+0.06=0.16℃/W。我們要的就是通過計算得到散熱片的熱阻RTf,從而可以由前圖選擇適當的散熱器。計算如下:RT=(Tj-Ta)/PC=(150-40)/43=2.56℃/W,則RTf=RT -RTj-RTC=2.56-0.25-0.16=2.56-0.25-0.16=2.15℃/W。查前圖可以得到散熱器的面積應不小於500cm2,厚度為3cm(儘可能垂直放置),在實際應用中,為留有餘量,可以在計算出的數字基礎上適當加大面積。


功放散熱器鋁型材的選用


現在,用功率集成塊製作功率放大器也較為普遍。同樣,功率集成塊的散熱問題也不能忽視,對於該類集成塊散熱可以用上述方法進行估算。例如,用TDA1512製作一個每聲道輸出功率RMS為12W的小功放電路(設效率η為60%),通過上述計算方法,也不難得出如何選擇散熱器。步驟如下。

第一步:計算PC。PC=P0/η-P0=(12×2)/0.6-12×2=16W

第二步:計算RTo RT=(Tj-Ta)/PC =(150-40)/16=6.9℃/W

第三步:得出RTf。TDA1521的背面散熱部分面積約為1.8cm2,得出加雲母墊片後的熱阻RTC為1.4℃/W,若集成塊的熱阻RTj為1℃/W,則RTf=RT-RTj-RTC=6.9―1-1.4=4.5℃/W。由前圖查出,應該選用面積以每瓦功率加裝面積為10cm2,厚度一般在2~3mm的散熱器。

為了更方便地進行選擇,下表給出散熱器面積和熱阻的估算,需要說明的是,當散熱器較薄且垂直放置時,Rti可取表中的上限值;反之,取表中的下限值。


散熱器面積(cm2) 100 200 300 400 500 >600 RTf(℃/W) 4.5~6 3.5~4.5 3~3.5 2.5~3 2~2.5 1.5~2.5


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