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SSR散熱如何解決的問(wèn)題
使用SSR時(shí)，應(yīng)考慮的重要問(wèn)題之一 是必須采用有效的方法疏散SSR外殼 中的熱量而不能過(guò)度地任它承受。chang見的方法是使用散熱片,。SSR具有 較高的“接觸”耗散,，超過(guò)1 W/A,。
圖18：簡(jiǎn)化的熱模型
對(duì)于5A以下的負(fù)載,，通過(guò)圍繞SSR 自由流動(dòng)的空氣或強(qiáng)制氣流圍繞SSR 流動(dòng)進(jìn)行冷卻通常就足夠了,。電流更 大時(shí)，需要確保散熱面與散熱片良好 接觸,。這需要將SSR底座安裝到良好 的熱導(dǎo)體上,，通常為鋁。用導(dǎo)熱硅脂 或散熱膏便可實(shí)現(xiàn)SSR和散熱片之間 的良好熱傳輸,。使用該方法時(shí),，SSR 外殼到散熱片的熱阻(RΘCS)被降到 0.1°C/W（攝氏度/瓦）或更小，小到 可以忽略不計(jì),。該值通常被假定并包 含在熱數(shù)據(jù)中,。圖18中的簡(jiǎn)化熱模型 顯示了熱設(shè)計(jì)中要考慮的基本要素。 由用戶確定的值包括前面所述的外殼 到散熱片的界面熱阻(RΘCS),，以及散 熱片到環(huán)境的界面熱阻(RΘCS),。
熱計(jì)算
圖18顯示了輸出半導(dǎo)體結(jié)點(diǎn)與周圍環(huán) 境之間的熱關(guān)系,。TJ - TA是結(jié)點(diǎn)到環(huán) 境的溫度梯度或溫度下降值,，它是熱 阻的總和乘以結(jié)點(diǎn)功率耗散（P瓦） 。因此
TJ - TA = P(RΘJC + RΘCS + RΘSA)
其中
TJ = 結(jié)點(diǎn)溫度°C
TA = 環(huán)境溫度°C
P = 功率耗散
(ILOAD x EDROP),，W
RΘJC = 結(jié)點(diǎn)到外殼的熱阻,，
°C/W
RΘCS = 外殼到散熱片的熱阻，
°C/W
RΘSA = 散熱片到環(huán)境的熱阻,，
°C/W
使用此公式時(shí),，必須已知gao結(jié)點(diǎn)溫 度，典型值為125°C,，以及實(shí)際功率 耗散,，比如說(shuō)10A的SSR為12W，假 定輸出半導(dǎo)體兩端有1.2V的有效 （并非實(shí)際）壓降,。通過(guò)乘以有效壓 降(EDROP)確定功率耗散（P瓦）,。
假設(shè)從結(jié)點(diǎn)到外殼的熱阻(RΘJC)為 1.3°C/W，將上面的典型值代入公 式,，可以找出未知參數(shù)的解法,，如 大負(fù)載電流、gao工作溫度,，以及合 適的散熱片熱阻,。當(dāng)已知這些參數(shù)中 的兩個(gè)時(shí)，可以解出第三個(gè),，如下面 的示例中所示：
無(wú)論SSR在散熱片上使用還是外殼由 其它方法冷卻,，當(dāng)特定參數(shù)已知時(shí)， 可以通過(guò)直接測(cè)量底座溫度來(lái)確認(rèn)合 適的工作條件,。使用同樣的基本公 式,，只是用底座溫度(TC)替代環(huán)境溫 度(TA)且刪除RΘCS和RΘSA,。此時(shí)，溫 度梯度變成了TJ - TC,，是熱阻(RΘJC) 乘以結(jié)點(diǎn)功率耗散（P瓦）,。因此：
TJ - TC = P(RΘJC)
參數(shù)關(guān)系相似，可以找出gao允許外 殼溫度,、大負(fù)載電流和要求的結(jié)點(diǎn) 到外殼熱阻(RΘJC)的解法,。同樣，當(dāng) 已知這些參數(shù)中的兩個(gè)時(shí),，可以解出 第三個(gè),，如下面示例中所示（使用前 面的值）：
在示例(a)到(c)中，確定了使用散熱 片的SSR與環(huán)境空氣溫度相關(guān)聯(lián)的工 作條件,。同樣地,，只要給出外殼的散 熱特性(RΘJA)的值，也可以確定在自 由空氣中工作的無(wú)散熱片的SSR的條 件,。此值極少給出,，當(dāng)給出時(shí)經(jīng)常與
圖19：熱運(yùn)行曲線(25 A SSR)
(RΘJC)結(jié)合起來(lái)，用(RΘJA)表示,。 公式如下：
與前面一樣,，此公式可以用來(lái)計(jì)算 大負(fù)載電流和gao環(huán)境溫度。但是,， 由于有許多變量影響外殼與空氣之間 的關(guān)系（即定位,、安裝、堆疊,、空氣 運(yùn)動(dòng)等）,，解出的值可能不太準(zhǔn)確。
自由空氣的性能通常與5A以下的 PCB或插接SSR有關(guān),，沒(méi)有金屬底 座可以測(cè)量,。在什么地方測(cè)量空氣溫 度通常是一個(gè)問(wèn)題。對(duì)此沒(méi)有一個(gè)明 確的答案,。當(dāng)SSR緊密地堆疊在一 起時(shí),，每個(gè)都為與其相鄰的部件創(chuàng)造 一種虛假環(huán)境，測(cè)量就更加困難了,。 建議的一種方法是在距目標(biāo)SSR約1 英寸的水平面上放一只溫度探頭或熱 電偶,。這種方法比較精que且允許重復(fù) 操作。
額定值
較低功率的SSR的自由空氣性能在產(chǎn) 品目錄中常常用單條降級(jí)曲線說(shuō)明,， 是基于前面公式的電流與環(huán)境溫度關(guān) 系曲線,，這適合大多數(shù)情況。
圖20：典型的輕型壓鋁散熱片（端部 視圖）
散熱
在壞的情況下,，SSR外殼溫度應(yīng)不 超過(guò)圖19中右邊縱向刻度所示的gao允許溫度,。
圖20以外形輪廓形式顯示了壓鋁散 熱片材料的典型的翅片狀斷面,。2英 寸長(zhǎng)的這種材料的熱特性接近于圖 21中的曲線(a)，同樣,，4英寸長(zhǎng)的材 料接近于曲線(b),。此處假設(shè)散熱片 的定位使翅片處在垂直面上，氣流不 受阻,。
圖21：典型散熱片特性
作為一般規(guī)則,，2英寸長(zhǎng)的擠壓散熱 片（曲線(a)）適合額定值gao為10A 的SSR，而4英寸長(zhǎng)（曲線(b)）的將 用在額定值gao為20A的SSR上,。對(duì) 于額定值大于20A的電力SSR,，則需 要圖22所示的重型散熱片。5.5英寸 長(zhǎng)的擠壓散熱片的性能接近于圖23所
圖22：典型的重型壓鋁散熱片的端部 視圖
圖23：重型散熱片的典型自由運(yùn)動(dòng)空氣特性,，溫升與耗散的功率
示的特性,。
并非所有散熱片制造商都用°C/W來(lái) 表示散熱片的特性。有些制造商用相 對(duì)于環(huán)境溫度的溫升值表示,，如圖23 所示,。在這種情況下，通過(guò)用功率耗 散（W）除以溫升(°C)來(lái)得到RΘSA的 值,。例如：取功率耗散刻度軸上60W 的點(diǎn),，自由空氣曲線將指示40度的溫 升,。因此：
SSRL240DC50固態(tài)繼電器,，圖片小于實(shí)際尺寸，帶FHS-2散熱片
在許多應(yīng)用中,，SSR安裝在一個(gè)面板 或底座上,，這也足以作為散熱片了。 通過(guò)保證平坦,、使用散熱膏和刮除油 漆等措施da程度地提高效率,，要如 前面所述確認(rèn)是否工作正常，只需在 gao環(huán)境溫度下測(cè)量底座(SSR)的溫 度就可以了,。
如果SSR裝置未提供適當(dāng)?shù)纳崞?可從現(xiàn)有多種市售散熱片中選擇,。每 種配置具有自己*的熱特性，通常 制造商的性能曲線和應(yīng)用數(shù)據(jù)都有充 分說(shuō)明,。