基于FPGA+DSP架構的高速通信接口設計與實現

④散熱器熱阻抗θf

散熱器熱阻抗θf與散熱器的表面積、表面處理方式、散熱器表面空氣的風速、散熱器與周圍的溫度差有關。因此一般都會設法增強散熱器的散熱效果，主要的方法有增加散熱器的表面積、設計合理的散熱風道、增強散熱器表面的風速。散熱器的散熱面積設計值如下圖所示：

但如果過于追求散熱器的表面積而使散熱器的叉指過于密集則會影響到空氣的對流，熱空氣不易于流動也會降低散熱效果。自然風冷時散熱器的叉指間距應適當增大，選擇強制風冷則可適當減小叉指間距。如上圖所示：

⑤散熱器表面積計算

s=0.86w/(δt*α)　(m2)

δt: 散熱器溫度與周圍環境溫度（ta）的差（℃）
α： 熱傳導系數，是由空氣的物理性質及空氣流速決定。α由下式決定。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
α=nu*λ/l ()

λ:熱電導率（kcal/m2h）空氣物理性質
l：散熱器高度（m）
nu：空氣流速系數。由下式決定。

　　nu=0.664*√[(vl)/v’]*3√pr

v：動粘性系數（m2/sec）,空氣物理性質。
v’:散熱器表面的空氣流速(m/sec)
pr: 系數,見下表

3.2 散熱設計舉例

[例] 2scs5197在電路中消耗的功率為pdc=15w,工作環境溫度ta=60℃,求在正常工作時散熱器的面積應是多少?

解: 查2scs5197的產品目錄得知:pcmax=80w(tc=25℃),tjmax=150℃且該功率管使用了絕緣墊和硅油. θs+θc=0.8℃/w

　　從(2)式可得

　　θi=θj-c=(tjmax-tc)/pcmax-=(150-25)/80≒1.6℃/w

　　從(1)式可得

　　θj-a=(tjmax-ta)/pdc=(150-60)/15=6℃/w

　　從(4)式可得

　　θf=θj-a－(θi＋θc＋θs) ≒6－(1.6+0.8)=3.6℃/w