電氣與電子

電晶體熱與散熱器計算器

估算接面溫度、熱餘量、最大耗散功率和所需散熱器熱阻。

輸入參數

計算結果

接面溫度估算: —

溫度餘量: —

溫升: —

最大耗散功率估算: —

散熱器最大熱阻: —

公式—

估算接面溫度並比較散熱器熱阻

估算一個電晶體或其他已知耗散功率元件的穩態接面溫度。選擇裸封裝模型，或經外殼、安裝界面和散熱器的串聯熱路徑。比較溫升、裕量和模型允許的最大耗散功率。此計算不模擬瞬態發熱、元件之間的熱耦合或經 PCB 的並聯熱路徑。

操作步驟

選擇有無散熱器，輸入以 W 為單位的元件耗散功率。使用元件內部產生的熱量，而非傳遞給負載的功率。MOSFET 計算器的連結可以預填其電晶體損耗估算；請按預期工作條件核對該值。
輸入環境溫度和所選接面溫度上限，單位為 °C。無散熱器時，輸入接面到環境熱阻 θJA。有散熱器時，輸入接面到外殼 θJC、外殼到散熱器 θCS 和散熱器到環境 θSA，單位為 °C/W。
結合接面溫度、溫升和裕量一起讀取結果。將輸入的散熱器熱阻與計算出的最大允許值比較。改變耗散功率、環境溫度或熱阻以查看結果，然後留出適當工作裕量並驗證實際組件。

設定與限制

熱路徑與環境: 裸封裝模型使用 θJA；散熱器模式將 θJC + θCS + θSA 相加。接面溫度等於環境溫度加上耗散功率乘以總熱阻。使用組件附近的局部工作環境溫度。熱阻取決於封裝、PCB、安裝界面、氣流和安裝方式；資料表中的值需要與使用條件相符。
接面溫度上限與功率裕量: 接面溫度上限由您選擇，並非根據型號推斷的額定值。裕量等於該上限減去估算接面溫度。模型允許的最大耗散功率為可用溫升除以總熱阻；環境溫度已超過上限時，其下限設為零。
所需散熱器熱阻: 最大允許 θSA 為（接面溫度上限 − 環境溫度）/ 耗散功率 − θJC − θCS。在此模型中，較小的正值 θSA 會產生較小溫升。所需值隨環境溫度和功率變化；它不會選擇散熱器，也不考慮與其他元件共用散熱器。

操作範例

選擇散熱器模式，耗散功率 5 W，環境溫度 40 °C，接面溫度上限 125 °C。輸入 θJC = 2 °C/W、θCS = 0.5 °C/W 和 θSA = 10 °C/W。總熱阻為 12.5 °C/W，溫升為 62.5 °C，接面溫度為 102.5 °C。

預期結果
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

裕量為 22.5 °C，模型允許的最大耗散功率為 6.8 W，最大散熱器熱阻為 14.5 °C/W。僅將 θSA 改為 20 °C/W，接面溫度變為 152.5 °C，裕量為 −27.5 °C。若不使用散熱器，同樣的功率和環境溫度下，輸入 θJA 為 20 °C/W 則會得到 140 °C 的接面溫度。

常見問題與疑難排解

可以在任何 PCB 上沿用資料表的 θJA 值嗎？

θJA 包含經指定電路板和周圍環境的傳熱，因此並非僅由封裝決定的通用常數。請使用適合您 PCB、氣流和外殼的可靠值，或對組件進行測量表徵。改變電路板銅面積或附近熱源可能改變有效熱路徑。

沒有有限熱阻的被動散熱器是甚麼意思？

接面到外殼和界面熱阻項用完溫度預算後，剩餘允許的散熱器熱阻為零或負值。僅改進散熱器，無法以有限的正熱阻滿足這些模型輸入。請降低功率或環境溫度、改善其他熱路徑項，或修訂有依據的上限。

為甚麼零耗散功率時不顯示散熱器要求？

在此穩態模型中，發熱為零時接面溫度等於環境溫度，無法根據功率計算散熱器熱阻。仍需將環境溫度與接面溫度上限比較。工具允許零耗散功率，但要求總熱阻為正。