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电子元件散热片起到的作用

 

 散热片

固态元件在使用中由于热量积聚在封装内部,温度会上升到很高。尽管通过元件的电流可能没有超过甚至接近最大标称值,但如果过多的热量随着时间的推移而积累起来,元件还是会损坏。如果没有办法把热量从元件中传导出去,元件最终有可能失效。

功率晶体管特别容易因过热而损坏,因为它们能够承受的电流很大。一种经过检验的可靠方法就是使用散热片。特制的散热片几乎适用于各种样式的功率晶体管封装,包括TO-202TO-220TO-66TO-3等。多数情况下,元件是直接安装到面板、底盘或其他可以把元件的热量传导出去的大型金属物体上。绝缘垫片可以垫在晶体管的封装下方以隔离晶体管,而尼龙或酚醛树脂垫圈则一般用来隔离安装用的螺钉。

其他情况下,可能有足够的空气流动以使部件能够直接安装到独立的散热片上,如图9-27所示的TO-220型散热片。这种散热片直立于PCB的表面,晶体管用螺栓固定其上。有时把一层薄薄的导热化合物或特制的导热片放在晶体管下方和散热片之间,从而提高导热能力。

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 9-27 TO-220垂直安装独立散热片

TO-66TO-3封装也有类似的散热片样式。由于散热片与周围的器件没有物理连接,因此不用将晶体管的外壳绝缘,从而简化了安装过程。图9-28展示了晶体管是如何与散热片固定在一起(不过在此例中为了清楚显示,安装硬件已经省略)。

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 9-28 垂直散热片上的TO-220封装元件

9-29展示了一个竖直安装的散热片,是用在PCB上的电机驱动集成电路上。这个部件与TO-220散热片很像,只是更宽一些,可以容纳更多的引脚。它被用作电机控制器,因此需要承受很大的电流。

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 9-29 电机控制器上的散热片

小外形晶体管的封装也可能有散热问题。由冲压金属散热鳍片构成的小外形按压式散热片可用于TO-5TO-18类型的封装。图9-30展示了两片TO-5按压式散热片,另外有一个TO-5元件作为比较。TO-18散热片的形状相似,只是体积略小。TO-5TO-18封装的散热片也可以做成挤压铝材部件、在一端或两端带有外展连接片的散热管或是略像帽子的冲压金属装配件。

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 9-30 TO-5按压式鳍状散热片

TO-92型号的部件也有对应的散热片,但有些情况下,可以将元件用小支架装配到金属面板上或其他元件使用的大号散热片上。这样做的缺点是引脚有时必须用导线延长(焊接点用热收缩管覆盖)才能连接到PCB上。

电子元件散热片起到的作用 - 海猎网-海猎人  独立式散热片可能会成为一个高电压源,比如在电源中。甚至在低电压电路中,散热片的电势也可能是正的,大小与Vdd相同,如果与地面短路,就会造成严重损害。永远不要在电路通电时拿你的手指或接地工具触碰独立式散热片。

高负荷散热片通常由挤压铝制品制成,之后进行切割和钻孔,制成特定的晶体管封装类型。它们常用在大功率放大器的输出级、线性直流电源、电机控制器或者任何需要从元件传导出大量热量并安全耗散的地方。

注意,一个散热片若要起作用,其自身必须能够把从晶体管或其他部件收集的热量传导出去。通常用风扇吹拂散热片,使其周围的空气流通。在有些情况下,风扇可以直接安装到散热片上,如同计算机CPU中的散热片风扇。在另外一些设计中,鳍状的散热片从器件底盘中伸出(也可能就是底盘的一部分),本地环境下的空气流动就足够散热了。这种布局通常见于汽车的大功率音频放大器、移动应用的超高频收发器和电池供电的交流逆变器。


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