根据半导体器件的功耗选择散热器,可参考式(1):
Q=(Tj-Ta)÷(Rjc+Rcs+Rsa)(1)
式(1)中:Q—耗散功率W
Tj—结点(P-N)温度℃
Ta—环境空气温度℃
Rjc—由结点至管壳热阻℃/W
Rcs—由管壳至散热器热阻℃/W
Rsa—由散热器表面至环境空气热阻℃/W
在多数情况下,除由散热器表面至空气最大热阻Rsa以外,所有上述参数均为已知或者可以得到,因此该参数即为选择散热器的基础。式(1)为一基本公式,可适用于自冷或强冷。在用于强迫风冷式散热器选择的资料中多介绍Rsa;但对于自冷式ΔTsa(散热器与空气温差)则更为常见。由式(1)可得到如下简化结果:
ΔTsa=(Tj-Ta)-Q(Rjc+Rcs)(2)
该式已不出现Rsa与Q乘积,而是允许得到最大值ΔTsa,因而得到能与常见自冷式图形资料进行直接比较的参数。
利用式(1)通过下面的例子来说明如何为一只半导体器件选择散热器。某一只半导体器件其管芯结温在运行时不得超过125℃(TJ),在环境温度为50℃(TA)时的功耗为10W(Q),制造商提供的该器件的Rjc为1.5℃/W,Rcs可按0.09℃/W计算,通过式(1)得到Rsa的表达式:字串6
Rsa=(Tj-Ta)÷Q-(Rjc+Rcs)(3)
将已知数代入式(3)Rsa=(125-50)÷10-(1.5+0.09)
Rsa=5.9℃/W
这就是可用的Rsa最大值,如散热器可提供Rsa较小值即可接受,因为最终的管芯结温将小于125℃规定值。利用Rsa值可以选择各种散热器并了解相应的特性。
4选择风机的一点经验
根据变频器功耗可选择适当的风机为其散热。根据经验每排出1kW功耗产生的热量,需要风机的排风量为360m3/h,而变频器的功耗为其容量的4~5%,这里我们按5%计算,可以得到变频器适配风机与其容量的关系:
风机的排风量(m3/h)=变频器容量×5%×360m3/h/kW
我们可根据上面的经验公式为JD-BP32-90J的变频器选择风机,该变频器容量为90kW
风机的排风量(m3/h)=90kW×5%×360m3/h/kW
风机的排风量=1620m3/h
根据此排风量选择风机,通过资料我们选用德国ebm风机,型号为w2e250-cl06-01,其排风量为1730m3/h,这个值大于我们的计算值,可以选用,实践证明也是可行的。
5结束语
事实表明处理好变频器的散热不仅要求设计者从变频器本身做到,还要求使用者正确使用严格按照使用说明进行安装,有足够的通风空间,适合的使用环境,并且尽可能做到定期维护,尤其是水泥,煤炭等多粉尘行业,定期给使用环境除尘,对变频器风道除尘,这样才能使变频器的散热系统发挥正常功能,使变频器的温升在允许值之内,变频器才能可靠运行,而为企业带来更大的经济及社会效益。
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