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发表于：2015-12-15 10:29:26

楼主

继版主上篇贴子讨论了“固态继电器”后，今天我们来讨论讨论固态继电器（SSR）的散热问题。关于“固态继电器”的介绍，坛友们可点击查看“全方位解析‘固态继电器’(SSR)”一文。

使用SSR时，应考虑的重要问题之一是必须采用有效的方法疏散SSR外壳中的热量而不能过度地任它承受。最常见的方法是使用散热片。SSR具有较高的“接触”耗散，超过1 W/A。

对于5A以下的负载，通过围绕SSR 自由流动的空气或强制气流围绕SSR 流动进行冷却通常就足够了。电流更大时，需要确保散热面与散热片良好接触。这需要将SSR底座安装到良好的热导体上，通常为铝。用导热硅脂或散热膏便可实现SSR和散热片之间的良好热传输。使用该方法时，SSR 外壳到散热片的热阻(RΘCS)被降到 0.1°C/W（摄氏度/瓦）或更小，小到可以忽略不计。该值通常被假定并包含在热数据中。图18中的简化热模型显示了热设计中要考虑的基本要素。由用户确定的值包括前面所述的外壳到散热片的界面热阻(RΘCS)，以及散热片到环境的界面热阻(RΘCS)。

热计算

图18显示了输出半导体结点与周围环境之间的热关系。TJ - TA是结点到环境的温度梯度或温度下降值，它是热阻的总和乘以结点功率耗散（P瓦）。因此
TJ - TA = P(RΘJC + RΘCS + RΘSA)
其中
TJ = 结点温度°C
TA = 环境温度°C
P = 功率耗散
(ILOAD x EDROP)，W

RΘJC = 结点到外壳的热阻，
        °C/W
RΘCS = 外壳到散热片的热阻，
        °C/W
RΘSA = 散热片到环境的热阻，
        °C/W

使用此公式时，必须已知最高结点温度，典型值为125°C，以及实际功率耗散，比如说10A的SSR为12W，假定输出半导体两端有1.2V的有效（并非实际）压降。通过乘以有效压降(EDROP)确定功率耗散（P瓦）。

假设从结点到外壳的热阻(RΘJC)为 1.3°C/W，将上面的典型值代入公式，可以找出未知参数的解法，如最大负载电流、最高工作温度，以及合适的散热片热阻。当已知这些参数中的两个时，可以解出第三个，如下面的示例中所示：

QQ图片20151215101441.png

QQ图片20151215101546.png

无论SSR在散热片上使用还是外壳由其它方法冷却，当特定参数已知时，可以通过直接测量底座温度来确认合适的工作条件。使用同样的基本公式，只是用底座温度(TC)替代环境温度(TA)且删除RΘCS和RΘSA。此时，温度梯度变成了TJ - TC，是热阻(RΘJC) 乘以结点功率耗散（P瓦）。因此：

TJ - TC = P(RΘJC)

参数关系相似，可以找出最高允许外壳温度、最大负载电流和要求的结点到外壳热阻(RΘJC)的解法。同样，当已知这些参数中的两个时，可以解出第三个，如下面示例中所示（使用前面的值）：

QQ图片20151215101804.png

QQ图片20151215101852.png

在示例(a)到(c)中，确定了使用散热片的SSR与环境空气温度相关联的工作条件。同样地，只要给出外壳的散热特性(RΘJA)的值，也可以确定在自由空气中工作的无散热片的SSR的条件。此值极少给出，当给出时经常与(RΘJC)结合起来，用(RΘJA)表示。公式如下：

QQ图片20151215102036.png

与前面一样，此公式可以用来计算最大负载电流和最高环境温度。但是，由于有许多变量影响外壳与空气之间的关系（即定位、安装、堆叠、空气运动等），解出的值可能不太准确。

自由空气的性能通常与5A以下的 PCB或插接SSR有关，没有金属底座可以测量。在什么地方测量空气温度通常是一个问题。对此没有一个明确的答案。当SSR紧密地堆叠在一起时，每个都为与其相邻的部件创造一种虚假环境，测量就更加困难了。建议的一种方法是在距目标SSR约1 英寸的水平面上放一只温度探头或热电偶。这种方法比较精确且允许重复操作。