大功率电源模块的散热设计

这篇论文是在Icepak的中国代理天源博通上看到的，论文是03年写的！！温故而知新，有兴趣的朋友，不妨看看！！！其他我就不多说了

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大功率电源模块的散热设计
陈文鑫，景莘慧（东南大学 南京 210096）

摘要 本文用传统的热设计理论及经验公式对电源模块内的四个50W 大功率管进行了散热设计，并应用热分析软件Icepak 对理论计算进行了校核,并对方案进行了优化设计。
关键词 功率管散热，散热器，热分析软件，Icepak
1 引言
电源模块内有四个功率管（在同一平面上，分成两排），其两两间距为60mm，管径Φ20mm，每一功率管的发热功率为50W。周围环境温度：+50℃。要求设计一150mm×200mm 的平板肋片式散热器。
根据热设计基本理论，功率器件耗散的热量为

2 任务分析
功率管的温度控制，主要是控制功率管的结温。生产厂一般将器件的最高结温规定为90℃~150℃。可靠性研究表明，对于使用功率元件的电子设备长期通电使壳体温度超过100℃，将导致故障率大大增加。故要求功率管壳体温度，即散热器底板温度（先忽略安装时的接触热阻）应低于100℃。以下的计算中暂取100℃。
常用散热器主要有叉指型和型材两种。对于叉指散热器，叉指向上对散热较为有利；而型材散热器则要求底板竖直放置。本设计中若采用叉指型散热器，则200mm×150mm 的底板占用水平空间较大，不利于PCB 板的排放，故采用型材散热器。型材散热器按照肋片的形式可分为矩形肋、梯形肋、三角形类、凹抛物线肋等，其中，矩形肋的加工方法最为简单，应优先考虑。又考虑到性价比及加工工艺性，故采用铝合金作为散热器的材料。
3 散热器设计
3.1 底板的设计
底板的设计包括底板厚度和底板长高尺寸设计。在底板材料确定的条件下，底板的厚度会影响其本身的热阻，从而影响散热器底板的温度分布和均匀性。查阅部分国家标准，取散热器底板厚度为6mm。根据经验公式，底板的高度取为150mm（150 和200mm 的较小者）时换热系数较大。

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