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實踐經驗分享：元器件熱阻和熱特性辨析

發布時間：2015-05-06 責任編輯：sherry

【導讀】一(yi)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)朋(peng)友(you)最(zui)近(jin)正(zheng)在(zai)寫(xie)熱(re)分(fen)析(xi)和(he)熱(re)設(she)計(ji)的(de)東(dong)西(xi)，小(xiao)編(bian)就(jiu)借(jie)花(hua)獻(xian)佛(fo)在(zai)這(zhe)分(fen)享(xiang)下(xia)這(zhe)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)整(zheng)理(li)的(de)關(guan)於(yu)熱(re)分(fen)析(xi)和(he)熱(re)設(she)計(ji)的(de)知(zhi)識(shi)和(he)資(zi)料(liao)，與(yu)大(da)家(jia)分(fen)享(xiang)，共(gong)同(tong)探(tan)討(tao)。

wozuijinzaixierefenxihereshejidezhangjie，bayixiecailiaozhenglichulaigeidajiafenxiangyixia，yuyuanwenyouxiechaju，zengjiaduoyangxing，hehe。shouxiankanyingwendezhiyin，shizhiJESD51中關於熱阻和熱特性參數的表格定義。

熱分析和熱設計

熱分析和熱設計

熱阻劃分

θJA是結到周圍環境的熱阻，單位是°C/W。θJA取決於 IC封裝、電路板、空氣流通、輻射和係統特性，通常輻射的影響可以忽略。θJA專指自然條件下的數值。

器件說明書中的ΦJA是根據JESD51標準給出的，其標準環境是指將器件安裝在較大的印刷電路板上，並置於1立方英尺的靜止空氣中。因此說明書中的數值沒有太大的參考價值。

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θJC是結到管殼的熱阻，管殼可以看作是封裝外表麵的一個特定點。θJC取決於封裝材料(引線框架、模塑材料、管芯粘接材料)和特定的封裝設計(管芯厚度、裸焊盤、內部散熱過孔、所用金屬材料的熱傳導率)。

注意θJC表示的僅僅是散熱通路到封裝表麵的電阻，因此θJC總是小於θJA。θJC表示是特定的、通過傳導方式進行熱傳遞的散熱通路的熱阻，而θJA則表示的是通過傳導、對流、輻射等方式進行熱傳遞的散熱通路的熱阻。

θCA是指從管殼到周圍環境的熱阻。θCA包括從封裝外表麵到周圍環境的所有散熱通路的熱阻。注意，如果有散熱片，則可分為θCS和θSA。

θJA = θJC + θCA

θJB是指從結到電路板的熱阻，它對結到電路板的熱通路進行了量化。通常θJB的測量位置在電路板上靠近封裝處。θJB包括來自兩個方麵的熱阻：從IC的結到封裝底部參考點的熱阻，以及貫穿封裝底部的電路板的熱阻。

以上三個熱阻的對比圖：

三個熱阻的對比圖

熱特性

Ψ和θ之定義類似，但不同之處是Ψ 是指在大部分的熱量傳遞的狀況下，而θ是指全部的熱量傳遞。在實際的電子係統散熱時，熱會由封裝的上下甚至周圍傳出，而不一定會由單一方向傳遞，因此Ψ之定義比較符合實際係統的量測狀況。

ΨJB是結到電路板的熱特性參數，單位是°C/W。熱特性參數與熱阻是不同的。與熱阻θJB測量中的直接單通路不同，ΨJB測量的元件功率通量是基於多條熱通路的。由於這些ΨJB的熱通路中包括封裝頂部的熱對流，因此更加便於用戶的應用。

ΨJT是衡量結溫和封裝頂部溫度之間的溫度變化的特征參數。當封裝頂部溫度和功耗已知時，ΨJT有助於估算結溫。

ΨJT

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ΨJT

ΨJT

結論

θ-JA 是非常糟糕的，計算僅用於理想的PCB理想的貼裝，理想的環境。

θ-JC 是非常糟糕的，隻有那種特別大的封裝才有意義TO220，因為直接傳導占據最主要的比例。

Ψ-JL, Ψ-JB, Ψ-JT, 不同的模型：在正確使用的時候，是一個非常好的模型。

參考資料：

IC封裝熱阻的定義與量測技術；

AP4083—IC封裝的熱特性（MAXIM）；

AP3500—通過測量有源元件的管芯溫度監控電子係統的熱耗散（MAXIM）。

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