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浅谈功放散热器的计算与选用摘要：电子技术的飞速发展给我们提出了新的挑战其中就包括热设计特别是在功放电路中散热器设计的好坏直接影响到该功放的性能和寿命。本文着重从与功放散热有关的几个参数入手阐明它们之间的关系重点分析散热器的计算和选用。关键词：功放散热器计算选用任何器件在工作时都有一定的损耗大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小无需散热装置；而大功率器件损耗大若不采取散热措施则管芯的温度可达到或超过允许的结温器件将受到损坏因此必须加装散热装置。一、功放散热器的计算在功放电路中功放管本身必然消耗一部分功率从表示效率的公式η=P0/（P0+PC）中也可以看出其中PC就是管耗管耗的直接表现是使管子的结温升高达到一定程度后若不采取散热措施就会造成管子损坏。另一方面管子允许的功耗和散热情况有较大的关系适当的散热处理会让管子的功耗提高能较好地发挥管子的潜力。下面从与功放散热有关的几个参数入手阐明它们之间的关系重点分析散热器的选择和使用。有几个重要的参数必须要掌握。1.热阻RT0热阻用于描述、理解管子的散热过程是指阻碍热传导的阻力。三极管的热阻（RTj）大小通常用℃/mW表示其意义是每瓦的集电极耗散功率使三极管温度升高的读数。显然热阻越小表明散热能力越强在同样的环境温度下允许的集电极功耗也就越大RTj一般可以在手册中查到。除此之外还有管壳与散热片之间的热阻（RTC）和散热片与空气的热阻（RTf）。RTC一般为0.1～0.3℃/W主要影响因素是三极管和散热片之间是否有绝缘垫片以及这两者之间的接触与紧固程度。RTf取决于散热的形式、材料和面积。常用的散热片一般用铝质材料经表面氧化后涂上黑色以提高散热效果。应当注意的是散热片垂直放置时要比水平放置更有利于散热同时计算散热片面积是按一面计算的。下图是两种放置情况下RTf和散热片面积及厚度的关系。总的热阻RT=RTj+RTC+RTf。2.温度T需要考察的有管子的结温Tj（一般硅管的结温允许150℃锗管的结温允许90℃）、管壳温度TC、环境温度Ta显然Tj>TC>Ta。加上散热片后还有散热片的表面温度Tf计算时主要关心的是Tj和Ta。a垂直放置时b水平放置时图铝质散热器热阻RTf和面积S及厚度的关系3.三极管允许耗散功率PCMPCM的大小取决于总的热阻RT、最高允许结温Tj、环境温度Ta它们之间的关系为PCMRT=Tj-Ta。计算功放的散热可以从上式中得到。上式说明一定的温升下RT越小表明散热能力越强三极管的允许耗散功率PCM就越大；同时在一定的Tj和RT下Ta越低允许的PCM就越大。利用此式可以计算小功率管在不同环境温度下允许的PCM值也可以计算出大功率管在一定的温度和散热片面积下功率管允许的集电极耗散功率PCM或者在给定的PCM情况下求散热片的面积。二、功放散热器的选用事实上一个功放中可能有几个功放管共用一个散热器同时少不了加上云母片垫片和涂抹硅脂。我们可以通过测量和计算来估算求出散热器的热阻以恰当地选择散热器避免浪费或不足以下试举一例谈谈散热器的选择。现拟制一款乙类功放其每声道输出功率RMS为50W用四只功率管（硅管底板面积均为6cm2假设查得RTj为℃/W）加云母垫片（其热阻设为每平方厘米2.5℃/W）涂抹硅脂（其热阻设为每平方厘米1.5℃/W）环境温度Ta设为40℃现欲求得散热器的尺寸以恰当地选择散热器。不妨假设效率η为70%则PC=P0/η-P0=（50×2）/0.7-50×2≈43W。因为共有四只功率管故功率管的热阻RTj为1÷4=0.25℃/W。从前文已知RTC与管壳和散热片之间有无绝缘垫片以及这两者之间的接触与紧固程度有关那么这里应把云母片和导热硅脂的热阻考虑进去不难得到云母片的热阻为2.5÷6÷4=0.1℃/W涂抹导热硅脂的热阻为1.5÷6÷4≈0.06℃/W即RTC=0.1+0.06=0.16℃/W。我们要的就是通过计算得到散热片的热阻RTf从而可以由前图选择适当的散热器。计算如下：RT=（Tj-Ta）/PC=（150-40）/43=2.56℃/W则RTf=RT-RTj-RTC=2.56-0.25-0.16=2.56-0.25-0.16=2.15℃/W。查前图可以得到散热器的面积应不小于500cm2厚度为3cm（尽可能垂直放置）在实际应用中为留有余量可以在计算出的数字基础上适当加大面积。现在用功率集成块制作功率放大器也较为普遍。同样功率集成块的散热问题也不能忽视对于该类集成块散热可以用上述方法进行估算。例如用TDA1512制作一个每声