一、概念
1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。在每个路径上，必定经过一些不同的介质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。
热路 | 电路 |
热耗 P （W） | 电流 VabI （A） |
温差△T=T1－T2 （℃） | 电压 Vab=Va－Vb （V） |
热阻 Rth=△T/P （℃/ W） | 电阻 R=Vab/I （Ω） |
热阻串联 Rth=Rth1＋Rth2＋… | 电阻串联 R=R1＋R2＋… |
热阻并联 1/Rth=1/Rth1＋1/Rth2＋… | 电阻并联 1/R=1/R1＋1/R2＋… |
2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用——在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。
符号——Rth 单位——℃/W。
T1——热源温度（无其他热源）（℃)
T2——导热系统端点温度 （℃)
L——材料厚度 （m)
S——传热接触面积 （m2)
3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。
符号——K or λ 单位—— W／m-K，
常用材料导热率（20℃取上限值） W／m-K |
银 |
| 429 | 橡胶 | Rubber | 0.26
|
纯铜 |
| 401 | 灌封硅胶 | TCS-260 | 0.577
|
紫铜 | T1～T4 | 397 | 氧化铝陶瓷片 | 佳日丰泰 | 30 |
黄铜 | 30％Zn | 109 | 绝缘布矽胶片 | 佳日丰泰 | 1.6
|
纯铝 |
| 237 | 导热石墨片 | 佳日丰泰 | 16垂直 |
铝合金 | 1070 | 226 | 1900平面 |
铝合金 | 1050 | 209 | 硅胶垫 | 佳日丰泰 | 5.0
|
铝合金 | 6063 | 201 | 矽胶套帽 | 佳日丰泰 | 1.0
|
铝合金 | 6061 | 160 | 相变基膜 | 佳日丰泰 | 1.4
|
铝合金 | 7075 | 130 | 矽硅膜 | 鑫鑫顺源 | 0.9
|
铁 |
| 80 | 导热膏 | KDS-2 | 0.84
|
不锈钢 |
| 17 | 空气 |
| 0.04
|
二、热设计的目标
1、 确保任何元器件不超过其最大工作结温（Tjmax）
2、 温升限值
器件、内部环境、外壳：△T≤60℃
器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。
三、计算
1、 TO220封装＋散热器
热传递通道：管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a
注：因Rthca较大，忽略不影响计算，故可省略。
Rthja≈Rthjc＋Rthcs＋Rthsa≈(T结温－T环温)/P
Rthjc——器件手册查询
Rthcs——材料热阻：Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）
Rthsa——散热器热阻曲线图查询
T结温——器件手册查询（待计算数值）
T环温——任务指标中的工作环境要求
P ——电路设计计算
T结温＝（Rthjc＋Rthcs＋Rthsa）·P＋T环温＜手册推荐结温
注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。
散热器热阻计算（参见上图）
散热器的热阻一般可在由厂家提供的热阻曲线上标出，也可通过测试得出。
在被测散热器上安装一发热器（or组）件,固定一个风速（M/S），测量进、出风温度，通过计算，得出该条件下的Rthsa。设定一组风速，得出的不同Rthsa值，绘制出该散热器的热阻曲线，不同长度的散热器，可得到不同的曲线。
T进风——进口温度
T出风——相同风速下的出口温度
P——电路设计计算的，发热器（or组）件的功耗
2、共用同一散热器（见下图）
对于散热器而言，总的传热功耗为：
P总＝Pj1＋Pj2
那么散热器的温升为：
△T散热器＝Rthsa·（Pj1＋Pj2）
每只管子的传热路径中，热阻引起的温升为
△Tj1＝（Rthjc1＋Rthcs1）·Pj1 △Tj2＝（Rthjc2＋Rthcs2）·Pj2
热路中，所有温升之和加上环境温度就是最大结温，即
Tjmax1＝△Tj1＋△T散热器＋T环境
Tjmax2＝△Tj2＋△T散热器＋T环境
Pj1——电路设计计算
Pj2——电路设计计算
Rthjc1——器件手册查询
Rthjc2——器件手册查询
Rthcs1——材料热阻：Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）
Rthcs2——材料热阻：Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积）
Rthsa——散热器热阻曲线图查询
T环境——任务指标中的工作环境要求
J1的最大结温：Tjmax1＝（Rthjc1＋Rthcs1）·Pj1＋Rthsa·（Pj1＋Pj2）＋T环境
J2的最大结温：Tjmax2＝（Rthjc2＋Rthcs2）·Pj2＋Rthsa·（Pj1＋Pj2）＋T环境
1、热路的分析和计算，由于影响因素较为复杂，可以忽略一些影响小的参数，来简化计算，但一定要注意影响趋势的方向，是有利于传热的，可以作为设计余量储备，由于影响小，所以不会影响经济性。
2、还是因为影响因素复杂，理论计算是设计指导，结果一定以试验结论判定，埋点测温是最有效的验证方式。
3、电源的热设计是和电路设计密不可分的，实际情况往往因为空间问题，把散热设计到最大化，也就刚刚满足需求，郭鹏学暖通而热路的设计只能截止到外壳，外壳（或散热器）的温度怎么办？这就需要电路设计来降低功耗，甚至和客户讨论如何给电源散热，这就需要我们是否能提的出所有计算数据。
4、关于余量问题，建议只要满足结温和温升限制，即可保证产品工作的可靠性。
5、热设计的装配工艺应符合相应的工艺规范，首先确保装配的难度不大，其次考虑装配的步骤减少，即适应批量的流水装配作业。
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