关于热设计-以LDO 7805为例

一、7805设计事例 
设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W。按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃，那么将会达到7805的热保护点150℃，7805会断开输出。 二、正确的设计方法是： 
首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品7805的最高结温Tj(max)=125℃，那么允许的温升是65℃。要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W。再查7805的热阻，TO-220封装的热阻θJA=54℃/W，TO-3封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还是不对的）,所以不论那种封装都必须加散热片。资料里讲到加散热片的时候，应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻。 
    计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即54//x=26，x=50℃/W。其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足。 三、散热片尺寸设计 
散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。 基本的计算方法是: 
   1.最大总热阻θja ＝ （ 器件芯的最高允许温度TJ － 最高环境温度 TA ） / 最大耗散功率 
其中，对硅半导体，TJ可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降低可靠性和寿命 
最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。 最大耗散功率见器件手册。 
2.总热阻θja＝芯到壳的热阻θjc ＋壳到散热片的 θcs ＋ 散热片到环境的 θsa 
其中，θjc在大功率器件的DateSheet中都有，例如 3---5 
θcs 对TO220封装，用2左右，对TO3封装，用3左右，加导热硅脂后，该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。  
散热片到环境的热阻 θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为


参考，给出一组数据例子。 
    a.对于厚2mm的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（℃/W）的对应关系是： 

序号 表面积（平方厘米） 热阻（℃/W） 

  1      500                              2.0 

  2      250                             2.9

  3      100                              4 

  4        50                             5.2 

5          25                             6.5 

中间的数据可以估计了。 
b.对于TO220，不加散热片时，热阻θsa约60--70 ℃/W。可以看出，当表面积够大到一定程度后，一味的增大表面积，作用已经不大了。据称，厚度从2 mm 加到 4 mm后，热阻只降到 0.9倍，而不是0.5倍。可见一味的加厚作用不大。表面黑化，θsa会小一点， 
    注意，表面积是指的铝板二面的面积之和，但紧贴电路板的面积不应该计入。对于型材做的散热片，按表面积算出的θsa应该打点折扣……     说到底，散热片的计算没有很严格的方法，也不必要严格计算。实际中，是按理论做个估算，然后满功率试试看，试验时间足够长后，根据器件表面温度，再对散热片做必要的更改。  
    国产散热器厂家其实就是把铝型材做出来，然后把表面弄黑。热阻这种最基本的参数他们恐怕从来就没有听说过。 如果只考虑散热功率芯片的输入输出电压差X电流是芯片的功耗，这就是散热片的散热功率。