0 引言

　　在電力電子工程的領域中，它是為各種電子控制設備服務的。凡是用晶閘管的地方，就要按設計者意圖把它們組成一個功能線路。例如各種單相、三相、六相整流橋路，反并聯線路，還有多支晶閘管的并聯、串聯應用線路等等。不同的應用，就有不同的線路，真可謂千變萬化、不勝枚舉。

　　在這樣一個有獨立功能的功率模塊中，在通大電流工作時，其發熱和散熱是一對十分重要的矛盾，應用者應該了解其來龍去脈，妥善解決。否則會對整機可靠性造成重大影響。在一個2500A直流輸出的三相全波整流橋工作時，這個單元自身發出的熱量可高達約6KW數量級，如不及時把此熱量散去，則后果不堪設想。

　　僅就風冷而言，散熱所涉及的內容包括：散熱器、風機、風道。而涉及的學科包括流體力學、傳熱學、材料學、風道結構設計等。

　　1 晶閘管的發熱（功耗）原理

　　晶閘管自身功耗包括正向電流產生的功耗、開關損耗和反向漏電流損耗。在工頻條件下使用開關損耗極小，漏電流損耗相對比重不大，約在一、二十瓦之內，故后兩項不在本文中討論。

　　1.1晶閘管的正向特性：

　　圖1：晶閘管正向特性曲線

　　晶閘管正向特性曲線不是線性的，可近似看作兩條直線組成：在電壓VT0以前（即小于VT0時）晶閘管正向未能有效導通，電流極小；當電壓大于VT0時，電流隨電壓上升，可看作一條直線，而且存在斜率，以斜率電阻rT0表示，單位為Ω（歐姆）。

　　圖中曲線的函數關系為：

　　1.2晶閘管的正向功耗

　　正弦波時：

　　式②代入①，

　　IFM為正弦波時的峰值電流，同樣VFM可表示為正弦波的峰值電壓。

　　正向平均電流：

　　正向平均電壓：

　　正向功耗：

　　計算化簡后：

　　式中F為波形因子，隨導通角而變。

　　在正弦波阻性負載時：

　　式中 IF·F=IF（RSM） ，IF（RSM）為正向電流有效值。因此在計算中可直接使用晶閘管的正向電流有效值。

　　由于晶閘管正向功耗P是由iF與vF乘積對0到180°角積分而得的，因此不是線性關系。用儀表測得的平均電流乘平均電壓求功耗的方法是不對的。

　　在晶閘管產品說明書的參數表上都要列出每種規格晶閘管的VT0 和rT0 。

　　3 散熱器熱阻Rth（c-A）

　　散熱器熱阻可分為穩態熱阻和瞬態熱阻兩種。

　　3.1熱阻Rth的概念：

　　熱阻是熱導的倒數，單位是：℃/W （℃/瓦）具有溫差的導熱體兩端存在熱量由溫高一端傳到溫低一端的現象。如溫高一端發熱功率為P，它們之間符合如下關系：

　　P是A端穩定產生的熱功率。Rth 小時TA - TB 也小，即溫差也小，反之溫差也大。可見熱阻小的導熱體很快就能把熱端熱量傳導出來。

　　散熱器穩態熱阻可以用經驗公式計算近似值：

　　自冷條件下：

　　風冷條件下：

　　其中：l為散熱器肋長； b為肋厚； L為散熱器長； n為肋數；A為表面積； uS為風速；所用單位： l：米、A：米2、b：米、L：米、uS： 米/秒

　　肋長即為散熱器翅片長

　　式中：a 取2.5;KS（鋁）=140千卡/時·米·℃ ;KS（銅）=340千卡/時·米·℃

　　散熱器熱阻除了上述用經驗公式計算外，一般由生產單位在樣本上提供，也可通過實驗測定（國標GB/T 8446.2-2004）。

　　3.2 穩態熱阻

　　穩態熱阻是指系統產生的熱量與散去的熱量相等時的熱阻。此時，散熱器上各點溫度恒定，處于平衡狀態。上面介紹的計算公式適用于穩態熱阻。

　　3.3瞬態熱阻

　　瞬態熱阻表示的是熱平衡建立前從受到熱沖擊起到建立熱平衡（即各點溫度恒定不變）止，散熱器熱阻值的變化的過程。熱阻值是從小到大逐漸變的。