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發(fā)布日期:2022-10-11 來源:環(huán)球電氣之家 作者:環(huán)球電氣之家 點擊率:233 品牌:組態(tài)王_Kingview
由于固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅器件(SCR)在導(dǎo)通狀態(tài)下,存在內(nèi)部壓降,因此會產(chǎn)生內(nèi)部功率消耗,并且所消耗的功率與通過固態(tài)繼電器電流存在某一函數(shù)關(guān)系。通常固態(tài)繼電器生產(chǎn)廠家都會給出如圖1所示的固態(tài)繼電器內(nèi)部功率消耗曲線:
在正常負(fù)載電流情況下,固態(tài)繼電器內(nèi)部所消耗的功率可以粗略地估計為1瓦/1安培。也就是說如果流過固態(tài)繼電器的電流為10安培,則固態(tài)繼電器內(nèi)部功率消耗為10瓦。為了維持固態(tài)繼電器開關(guān)器件的正常工作溫度,確保固態(tài)繼電器開關(guān)器件正常動作,就必須選擇合適的散熱器,將固態(tài)繼電器內(nèi)部功率消耗所產(chǎn)生的熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。
對于大多數(shù)印刷電路安裝型式的固態(tài)繼電器,由于工作電流不大,采用固態(tài)繼電器本身的包裝材料做為散熱器,就可以保證固態(tài)繼電器正常工作(如Crydom的CX系列產(chǎn)品,工作電流可到5A);對于一些大電流的印刷電路安裝型式的固態(tài)繼電器,通常固態(tài)繼電器本省集成了散熱器(如Crydom的SPF系列產(chǎn)品,工作電流可到25A)。而面板安裝型固態(tài)繼電器,一般都要配置額外的散熱器。下圖所示的電氣模擬圖顯示了從固態(tài)繼電器功率元件結(jié)點到周圍空氣的熱阻示意圖:
顯然,如果固態(tài)繼電器內(nèi)部消耗功率是可知的,那么固態(tài)繼電器內(nèi)部功率器件結(jié)點溫度Tj是可以計算出來的。通常,固態(tài)繼電器內(nèi)部功率器件結(jié)點最高允許溫度為125攝氏度。為安全保險起見,一般保留10攝氏度的安全余量,所選散熱器要保證固態(tài)繼電器內(nèi)部功率器件結(jié)點溫度不要超過115攝氏度。Tj=功率(P)×總熱阻。固態(tài)繼電器生產(chǎn)商提供固態(tài)繼電器內(nèi)部功率元件結(jié)點到基板的熱阻,散熱器生產(chǎn)商提供散熱器到周圍空氣的熱阻,而固態(tài)繼電器基板與散熱器之間的熱阻取決于安裝過程,確保固態(tài)繼電器基板與散熱器安裝面干凈,平整,光板(不要涂漆)對降低熱阻非常重要。另外,在固態(tài)繼電器基板和散熱器之間涂上一層薄薄的導(dǎo)熱材料(如導(dǎo)熱硅脂),可以大大減少固態(tài)繼電器與散熱器的接觸熱阻。請務(wù)必注意,導(dǎo)熱材料不能太厚,如果太厚只會增加熱阻,還不如不用。正確的做法是:圖上薄薄一層導(dǎo)熱材料,然后用力壓緊固態(tài)繼電器和散熱器,并左右旋轉(zhuǎn),使固態(tài)繼電器基板與散熱器接觸良好。
在一些應(yīng)用中,固態(tài)繼電器可以直接安裝到箱體的背板上。根據(jù)箱體的材料和環(huán)境溫度情況,一般在負(fù)載為7-8安培時,可以采用這種方式,但箱體絕對不能有任何涂漆,必須是光板,并且每個固態(tài)繼電器所占用的面積不能小于25平方英寸。當(dāng)電流更大時,必須選用適當(dāng)?shù)纳崞鳌Mㄟ^如圖1所示的性能曲線,選擇合適熱阻的散熱器。
此圖以50安培固態(tài)繼電器為例。假設(shè)工作電流為30安培,從左邊功率消耗曲線可以知道,固態(tài)繼電器此時消耗的功率為30瓦,水平往右,我們可以發(fā)現(xiàn),如果環(huán)境溫度為40度,則需要選用熱阻為2℃/W熱阻的散熱器,然而,固態(tài)繼電器內(nèi)部功率元件節(jié)點極限溫度是115℃,因此選用熱阻為1.5℃/W熱阻的散熱器會更合適。從31W功率點一直往右看,我們可以知道,對于功率元件結(jié)點溫度為125℃,基板所允許的最高溫度為106℃(在此例中).然而我們必須留有10℃的溫度余量,因此基板的最高溫度不能超過96℃.
如圖2 HS-1和HS-2兩種散熱器熱阻曲線所示,散熱器熱阻不僅是散熱面積的函數(shù),也是散熱功率的函數(shù)。我們需要考慮多因個素,來選擇一個即在散熱方面滿足要求,又在機(jī)械安裝方面滿足要求的散熱器。
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