采用简单精确的分析工具估测散热器的热性能参数

图5表示结温是散热片高度的函数。达到某一高度后散热片效率就会降低，从而减少通过增加散热片高度获得的热性能效率。在本例中将散热器高度从60mm增加到90mm对结温的改善只有1.5摄氏度。

图10：结温是散热片数量的函数。

图6表示结温是散热片长度的函数。长度在150mm后结温开始上升。在达到某个长度后随着散热片到散热片通道内空气温度和压力下降的增加，散热器性能将下降。达到这个关键长度后，空气温度将最终达到散热器的温度，因此不再有冷却的效果。

图7表示结温是散热器热导系数和风速的函数。本图清楚地表明在合理的风速范围内，从铝到铜虽然增加了热导系数，但对冷却的作用效果非常有限。这种情况下没有考虑扩散热阻的影响。

图8表示结温是结点到板热阻的函数。从本图可以看出，Rjb存在这样一个值，此时减少Rjb可以快速降低结温，但增加Rjb对结温的影响不大。

图9表示结温是结点到外壳热阻的函数。Rjc的减小对降低结温有很大的影响。它们的关系几乎是线性的，而且不会达到无温差的情况。

图10表示结温是散热片数量的函数。将散热片数量增加到15个以上会使结温上升。即使表面积提高，也会引起散热器中更多的压力下降

图11：最大耗散是给定Rjb数值条件下(Tj=100C°)散热片数量的函数。I>

，从而降低空气流速。散热片的实际数量随空气流速而定。

图11表示当Tj等于1,00摄氏度时，最大功耗在结点到板热阻的不同值处是散热片数量的函数。如前所述，当达到最大热量散发时散热片的数量就是最佳数量。本图也表明Rjb值不会对散热片的最佳数量有任何影响。

图12表示对于15×15mm固定面积的热源来说，结温是基底面积的函数。散热片间距离在所有尺寸下都保持不变。本图的重要结论是，与相同大小的散热器、但在散热器基底均匀散发热量相比，通过增加散热器尺寸、扩散热阻增加到70×70mm²基底尺寸以外的区域并不会明显降低结温。

本文小结

本文为带散热器的器件提供了一个完整的模型，利用该模型可以了解各种参数对结温的影响。对原型散热器的倾向性分析明确地说明了散热器对结温的影响，其中还存在诸多的问题。

图12：结温是基底面积的函数。

模型告诉我们，选择和应用散热器时只考虑散热器的热阻是不够的，还必须考虑结温的大小。包括器件与板的耦合方式在内有许多参数会影响热性能。作为一个例子，模型清晰地表明选择散热器时如果不考虑热量扩散，可能有12%的结温不被预测到。模型还表明常规功耗的器件使用更高导热系数的材料(如铜)没有太大的优势。此外，对于给定的结温和空气流速，散热器能够散发的总热量将是散热片数量和器件热特性Rjb和Rjc的函数。尽管如此，对于给定的Rjb，散热器的热导系数和散热片数量有一最佳值。本文讨论的模型和方法为设计和定义最佳适合特定应用场合的散热器提供了一种通用的手段。很明显，获得接近空气流速和温度是成功设计和选择散热器的重要手段。

作者：Bahman Tavassoli博士

Advanced Thermal Solutions公司