热阻的定义,概念
热阻(Thermal Resistance)是表征热量传递过程中遇到的阻力的物理量,也可以理解为传热过程中温度差与热流量比值的指标。它反映了介质或介质间传热能力的大小。在电子元器件设计和散热方案设计中,热阻是一个重要的参数。
热阻通常用英文字母R表示,单位为摄氏度每瓦特(℃/W)。即当两侧温度差为1℃,热流通过时所需要的功率为1瓦特,则热阻为1℃/W。热阻的大小取决于物质的导热性能以及传热路径、形状等因素。
热阻计算公式
R=(T1-T2)/P
热阻的计算公式是R=(T1-T2)/P。
其中:
R是热阻。
T1是热源温度。
T2是散热器温度。
P是散热器吸收的热功率。
当热量在物体内部以热传导的方式传递时,遇到的阻力称为导热热阻。对于热流经过的截面积不变的平板,导热热阻为为L/(k*A)。其中L为平板的厚度,A为平板垂直于热流方向的截面积,k为平板材料的热导率。
此外,还有其他相关热阻计算公式,如通用公式:Tcmax=TJ-P*(RJC+RCS+RSA),其中RJC表示芯片内部至外壳的热阻,RCS表示外壳至散热片的热阻,RSA表示散热片到环境的热阻。
相关概念
热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小,表明了 1W热量所引起的温升大小,单位为℃/W或K/W。用热功耗乘以热阻,即可获得该传热路径上的温升。可以用一个简单的类比来解释热阻的意义,换热量相当于电流,温差相当于电压,则热阻相当于电阻。
热阻Rja:芯片的热源结(junction)到周围冷却空气(ambient)的总热阻,乘以其发热量即获得器件温升。
热阻Rjc:芯片的热源结到封装外壳间的热阻,乘以发热量即获得结与壳的温差。
热阻Rjb:芯片的结与PCB板间的热阻,乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。
热阻广泛应用于电子元器件和散热器等设计中。在电子元器件中,合理地选择散热器和散热方案,可以有效提高元器件的工作效率和寿命;而在散热器中,根据热阻值的大小来选择合适的材料和形状,以提高散热效率。
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