电气与电子

晶体管热与散热器计算器

估算结温、热余量、最大耗散功率和所需散热器热阻。

输入参数

公式—

估算一个晶体管或其他已知耗散功率器件的稳态结温。选择裸封装模型，或经外壳、安装界面和散热器的串联热路径。比较温升、裕量和模型允许的最大耗散功率。此计算不仿真瞬态发热、器件之间的热耦合或经 PCB 的并联热路径。

选择有无散热器，输入以 W 为单位的器件耗散功率。使用器件内部产生的热量，而非传递给负载的功率。MOSFET 计算器的链接可以预填其晶体管损耗估算；请按预期工作条件核对该值。
输入环境温度和所选结温上限，单位为 °C。无散热器时，输入结到环境热阻 θJA。有散热器时，输入结到外壳 θJC、外壳到散热器 θCS 和散热器到环境 θSA，单位为 °C/W。
结合结温、温升和裕量一起读取结果。将输入的散热器热阻与计算出的最大允许值比较。改变耗散功率、环境温度或热阻以查看结果，然后留出适当工作裕量并验证实际组件。

热路径与环境: 裸封装模型使用 θJA；散热器模式将 θJC + θCS + θSA 相加。结温等于环境温度加上耗散功率乘以总热阻。使用组件附近的局部工作环境温度。热阻取决于封装、PCB、安装界面、气流和安装方式；数据表中的值需要与使用条件相符。
结温上限与功率裕量: 结温上限由您选择，并非根据型号推断的额定值。裕量等于该上限减去估算结温。模型允许的最大耗散功率为可用温升除以总热阻；环境温度已超过上限时，其下限设为零。
所需散热器热阻: 最大允许 θSA 为（结温上限 − 环境温度）/ 耗散功率 − θJC − θCS。在此模型中，较小的正值 θSA 会产生较小温升。所需值随环境温度和功率变化；它不会选择散热器，也不考虑与其他器件共用散热器。

选择散热器模式，耗散功率 5 W，环境温度 40 °C，结温上限 125 °C。输入 θJC = 2 °C/W、θCS = 0.5 °C/W 和 θSA = 10 °C/W。总热阻为 12.5 °C/W，温升为 62.5 °C，结温为 102.5 °C。

预期结果
θ	TJ	ΔT	Tlimit − TJ	Pmax
θSA = 10 °C/W	102.5 °C	62.5 °C	22.5 °C	6.8 W
θSA = 20 °C/W	152.5 °C	112.5 °C	−27.5 °C	3.77778 W
θJA = 20 °C/W	140 °C	100 °C	−15 °C	4.25 W

裕量为 22.5 °C，模型允许的最大耗散功率为 6.8 W，最大散热器热阻为 14.5 °C/W。仅将 θSA 改为 20 °C/W，结温变为 152.5 °C，裕量为 −27.5 °C。若不使用散热器，同样的功率和环境温度下，输入 θJA 为 20 °C/W 则会得到 140 °C 的结温。

θJA 包含经指定电路板和周围环境的传热，因此并非仅由封装决定的通用常数。请使用适合您 PCB、气流和外壳的可靠值，或对组件进行测量表征。改变电路板铜面积或附近热源可能改变有效热路径。

结到外壳和界面热阻项用完温度预算后，剩余允许的散热器热阻为零或负值。仅改进散热器，无法以有限的正热阻满足这些模型输入。请降低功率或环境温度、改善其他热路径项，或修订有依据的上限。

在此稳态模型中，发热为零时结温等于环境温度，无法根据功率计算散热器热阻。仍需将环境温度与结温上限比较。工具允许零耗散功率，但要求总热阻为正。