技术笔记之功率电阻的散热设计
作者：开步睿思 发表日期：2018-07-02 11:09:14
TO/SOT封装的功率电阻已经被广泛的使用于汽车电子，新能源，电力等场合。相比较传统的线绕电阻，TO/SOT封装的电阻具有小体积和无感的特性。大部分TO/SOT封装的电阻都采用厚膜电阻技术，使用厚膜电阻技术可以做到很高的功率，但是温飘和稳定性一般。为提供更高性能产品，开步电子推出的一种基于薄膜技术的电阻，该电阻采用TO/SOT封装，根据不同的功率采用氧化铝或氮化铝基板，改良了温飘和稳定性，同时也在脉冲能力和额定功率方面较厚膜电阻有一定提高。无论是厚膜技术还是薄膜技术的，在连续高功率下运行时一定要配合合适的散热器，90%以上的的故障均源自散热器适配问题。下文就开步电子生产的50W额定功率，TO220封装电阻的散热器适配问题进行讨论。
1. 直流工作条件下散热器的选择
在直流和低频交流工作条件下，电阻的额定功率如图 1降功耗曲线所示。如一个额定功率为50W的TO-220 封装的电阻，当法兰温度达到130℃时，功率降至 10W。若此刻电阻和散热器所处的环境温度为50℃， 散热器热阻计算如下：
Rt =（130 − 50）/10 = 8.0 (K /W
)
我们为该电阻选配了如图2所示的平板散热器，尺寸为54×50×15mm，热阻为6.58K/W。
我们计算出在实际功率为10W时的法兰温度Tf： Tf = (6.58 ×10)+50 Tf = 115.8 ℃
2. 金属板散热器
若金属板散热器垂直安装在电路板上，如图6所示，我 们从图3的图表中可以得出7K/W热阻对应的金属板面 积为10000mm²。
3. 可直接贴装在电路板上
TO-220封装电阻可直接贴装在电路板上，如图4所示。电阻通过电路板散热。热阻预测值见图5。请注意，其他元件和焊点也会受热。
4. 单独安装
如图7所示，当电阻不带散热器独立安装在电路板上， 热量通过电阻表面散出。在额定功率为1W时，此时热阻预计为58K/W。
5. 典型安装
请参见图8、图9。
注： 通过上述公式，我们可计算出功率上限或允许的最高温度。在实际设计中，还需考虑其他安全因素和降功耗使用。