PKZ散熱器的設(shè)計(jì)目的是與愛立信微電子公司的“半磚(half-brick)”式功率模塊配合使用。PKT功率組件和PKZ 1200系列散熱器配合使用時(shí),由于諸如散熱點(diǎn)的空氣的方向、速度和溫度等引起的熱阻變化,建議大家通過溫度測(cè)量進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
機(jī)械設(shè)計(jì)
(1)熱接口
PKZ 1200系列散熱器附有Grafoil導(dǎo)熱墊。這個(gè)導(dǎo)熱墊提高了功率模塊和散熱器之間熱學(xué)接口的效能。有一點(diǎn)非常重要,那就是導(dǎo)熱墊不具備任何電隔絕性能。在考慮電氣潛能時(shí),散熱器的功能應(yīng)該與功率模塊的外殼相同。
(2)散熱器的安裝
僅僅通過四個(gè)螺絲釘,就可以將散熱器安裝到功率模塊上。安裝時(shí),應(yīng)該通過手感,比較舒適地將螺絲擰緊,推薦力矩為0.35-0.55Nm(3–5in-lb)。
熱性能
(1)散熱器技術(shù)
PKZ 1200系列散熱器使用Thermalloy Fluted Fin技術(shù),允許通過所有氣流定位及方向?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行冷卻。傳統(tǒng)的外部散熱器必須軸向定位,或與氣流方向平行,以獲得額定散熱表現(xiàn),從而就約束了功率組件及/或散熱器的安裝定位。PKZ 1200系列掃除了這寫限制。
(2)氣流定位
假設(shè)流經(jīng)PKZ 1200系列散熱器的是軸向氣流。將氣流的定位調(diào)整為與軸向成30至60度角度,實(shí)實(shí)在在的獲得了最佳化的散熱性能,具體地說,性能(有效熱阻的減少)提高了10%。在某些設(shè)計(jì)中,應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保留一定的裕量,以免實(shí)際設(shè)計(jì)中的氣流偏離軸向。相反的,將散熱器和功率組件定位為與氣流成45度角,就可以實(shí)現(xiàn)最大的冷卻效能。
(3)散熱器重量
PKZ 1200系列散熱器的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于同其它替代方案相比,具有顯著的輕巧特點(diǎn)。對(duì)于暴露在機(jī)械沖擊和震動(dòng)環(huán)境下的應(yīng)用,該優(yōu)勢(shì)對(duì)于自動(dòng)裝配操作和最小化機(jī)械應(yīng)力來說,可能非常重要。
系統(tǒng)封裝考慮
(1)密度
PKZ 1200系列散熱器的數(shù)據(jù)說明書提供了基於不同系統(tǒng)封裝假定的熱阻數(shù)據(jù)。其優(yōu)越的冷卻機(jī)理是與流經(jīng)暴露在外的散熱器的氣流進(jìn)行對(duì)流。即使是PKT/PKZ組合周圍的其它漏電元件,只要其與散熱器本身之間的氣流路徑?jīng)]有阻塞,就會(huì)出現(xiàn)對(duì)流,這就是“高密度封裝”。
在某些系統(tǒng)中,功率模塊安裝在其本身的PCB上,沒有其它產(chǎn)生熱量的元件。在這種情形中,一些熱量可能會(huì)傳導(dǎo)到PCB上。同樣,PKT模塊的側(cè)面也暴露於氣流中,提供了一條輔助冷卻路徑,稱為“低密度封裝”。對(duì)于屬于這類封裝的功率模塊,多數(shù)“每架功率(power per shelf)”或“每個(gè)功能的功率(power per function)”類型的功率系統(tǒng)架構(gòu)都提供有封裝布局功能。
(2)周圍溫度
分析熱學(xué)性能時(shí),周圍溫度是其中一個(gè)最重要的變量之一。其定義是在PKZ散熱器的入口處所測(cè)量的氣流的溫度。在幾乎所有的系統(tǒng)中,由於設(shè)備殼體內(nèi)其他電子元件的發(fā)熱效應(yīng),該溫度要比室溫或環(huán)境溫度高。進(jìn)行散熱方面的熱學(xué)分析時(shí),系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師一定要認(rèn)識(shí)到這種不同,并且使用自己測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)或估計(jì)的內(nèi)部氣流溫度。