PKZ散热器的设计目的是与爱立信微电子公司的“半砖(half-brick)”式功率模块配合使用。PKT功率组件和PKZ 1200系列散热器配合使用时,由于诸如散热点的空气的方向、速度和温度等引起的热阻变化,建议大家通过温度测量进行设计验证。
机械设计
(1)热接口
PKZ 1200系列散热器附有Grafoil导热垫。这个导热垫提高了功率模块和散热器之间热学接口的效能。有一点非常重要,那就是导热垫不具备任何电隔绝性能。在考虑电气潜能时,散热器的功能应该与功率模块的外壳相同。
(2)散热器的安装
仅仅通过四个螺丝钉,就可以将散热器安装到功率模块上。安装时,应该通过手感,比较舒适地将螺丝拧紧,推荐力矩为0.35-0.55Nm(3–5in-lb)。
热性能
(1)散热器技术
PKZ 1200系列散热器使用Thermalloy Fluted Fin技术,允许通过所有气流定位及方向对系统进行冷却。传统的外部散热器必须轴向定位,或与气流方向平行,以获得额定散热表现,从而就约束了功率组件及/或散热器的安装定位。PKZ 1200系列扫除了这写限制。
(2)气流定位
假设流经PKZ 1200系列散热器的是轴向气流。将气流的定位调整为与轴向成30至60度角度,实实在在的获得了最佳化的散热性能,具体地说,性能(有效热阻的减少)提高了10%。在某些设计中,应该对设计数据保留一定的裕量,以免实际设计中的气流偏离轴向。相反的,将散热器和功率组件定位为与气流成45度角,就可以实现最大的冷却效能。
(3)散热器重量
PKZ 1200系列散热器的另外一个优势在于同其它替代方案相比,具有显著的轻巧特点。对于暴露在机械冲击和震动环境下的应用,该优势对于自动装配操作和最小化机械应力来说,可能非常重要。
系统封装考虑
(1)密度
PKZ 1200系列散热器的数据说明书提供了基於不同系统封装假定的热阻数据。其优越的冷却机理是与流经暴露在外的散热器的气流进行对流。即使是PKT/PKZ组合周围的其它漏电元件,只要其与散热器本身之间的气流路径没有阻塞,就会出现对流,这就是“高密度封装”。
在某些系统中,功率模块安装在其本身的PCB上,没有其它产生热量的元件。在这种情形中,一些热量可能会传导到PCB上。同样,PKT模块的侧面也暴露於气流中,提供了一条辅助冷却路径,称为“低密度封装”。对于属于这类封装的功率模块,多数“每架功率(power per shelf)”或“每个功能的功率(power per function)”类型的功率系统架构都提供有封装布局功能。
(2)周围温度
分析热学性能时,周围温度是其中一个最重要的变量之一。其定义是在PKZ散热器的入口处所测量的气流的温度。在几乎所有的系统中,由於设备壳体内其他电子元件的发热效应,该温度要比室温或环境温度高。进行散热方面的热学分析时,系统设计工程师一定要认识到这种不同,并且使用自己测量到的温度数据或估计的内部气流温度。