預(yù)備知識(shí)

1、首先，明確兩個(gè)概念：

穩(wěn)態(tài)熱阻：兩處測(cè)量點(diǎn)溫差△T，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)散熱面的能量為Pd，熱阻RΘ=△T/Pd，單位℃/W。它是一個(gè)反映了散熱體散熱性能的參數(shù)。熱阻越大，散熱越慢。（字面意思理解也很簡(jiǎn)單，阻礙熱量傳遞的能力）

瞬態(tài)熱阻：因?yàn)殡娮悠骷臏厣⒉灰欢ǚ浅Ｆ交?。峰值溫度往往比平均溫度更加致命。所以峰值溫度成為了限制器件工作特性的主要因素?/p>

溫度的峰值往往出現(xiàn)在脈沖寬度tp較短，占空比D低的情況下，這說(shuō)明器件的溫升不僅僅與Pd相關(guān)了，還和脈沖寬度、脈沖形狀（方波、鋸齒波、正弦波這種的典型波形）、頻率等有關(guān)聯(lián)。穩(wěn)態(tài)熱阻的局限性就顯現(xiàn)出來(lái)了。所以引入了瞬態(tài)熱阻，用來(lái)衡量電路中開(kāi)關(guān)時(shí)刻、浪涌時(shí)刻等瞬間的與散熱相關(guān)的能力。

瞬態(tài)熱阻的定義：在某一時(shí)間間隔的末尾，兩處測(cè)試點(diǎn)的溫度變化與引起這一變化的，在該時(shí)間間隔開(kāi)始時(shí)按階躍函數(shù)變化的耗散功率之比。ZΘ=r（tp，D）RΘ

?r（tp，D）表示脈沖寬度與占空比之間的一個(gè)比例。不難看出瞬態(tài)熱阻與穩(wěn)態(tài)熱阻具有關(guān)聯(lián)性。瞬態(tài)熱阻反映了散熱體在熱慣性的作用下，在熱傳遞的過(guò)程中對(duì)熱阻的改變。

2、結(jié)溫與殼溫

3、測(cè)試電路

原理圖

萬(wàn)用表測(cè)得數(shù)據(jù)記為UR；

Mos體二極管電壓、電流記為Uf，If；

電源電壓記為U。

測(cè)量mos熱阻

第一步：將電路板置于溫箱中，類似于下圖設(shè)備。主要是為了保證靜態(tài)無(wú)風(fēng)狀態(tài)。加熱后，使其內(nèi)部達(dá)到熱平衡。即Tj=Tc。這個(gè)溫度（T1）不能過(guò)低，因?yàn)闇囟冗^(guò)低，結(jié)溫和殼溫不可能相同。

電路中使用的電阻R為2KΩ，緩慢調(diào)節(jié)電源電壓U至20.7V時(shí)（二極管通態(tài)壓降為0.6-0.8左右），mos的體二極管電流If達(dá)到10mA。

保持U不變，提高溫度，記錄UR與對(duì)應(yīng)溫度。根據(jù)Uf=U-UR，得出下表數(shù)據(jù)：

第二步：將溫箱溫度調(diào)回T1，并放入一個(gè)熱電偶測(cè)量溫箱內(nèi)環(huán)境溫度Ta，進(jìn)一步確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。再連接一個(gè)熱電偶至MOS，測(cè)量殼溫Tc，如下圖所示。當(dāng)然實(shí)際測(cè)量的mos應(yīng)該已經(jīng)焊接在電路板上了。

?

在保持溫箱溫度不變的情況下。提升If（提高?U），記錄萬(wàn)用表讀數(shù)Uf。根據(jù)Pd=Uf*If得到不同時(shí)刻的耗散功率。

第三步，迅速降低If至10mA。即將電源電壓U降低至20.7V。記錄此時(shí)的Uf后，去第一步中收集的表格里，找對(duì)應(yīng)的溫度，即Tj。

最終，按照公式計(jì)算熱阻：

結(jié)到殼的熱阻RΘjc=(Tj-Tc)/Pd

殼到環(huán)境的熱阻RΘca=（Tc-Ta）/Pd

結(jié)到環(huán)境的熱阻RΘja=(Tj-Ta)/Pd

寫在最后，其實(shí)這種方法誤差不小，是實(shí)驗(yàn)室粗略估計(jì)熱阻的一種方式。實(shí)施起來(lái)其實(shí)有很多需要微操的地方。比如第三步中，如何迅速降低If。這個(gè)時(shí)間越短越好。又比如第一步，你如何評(píng)判溫箱里的MOS結(jié)溫與殼溫達(dá)到熱平衡呢。所以在需求精度高的情況下，應(yīng)盡量采購(gòu)專業(yè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。


審核編輯：劉清