稳态热阻是指在一个稳定的热传递过程中,物体两端的温度差与通过该物体的热功率之比。用公式表示即为:RΘ=△T/Pd,其中△T是两测量点的温差,Pd是单位时间内通过散热面的能量。这个参数反映了散热体的散热性能,热阻越大,散热越慢。
在实际应用中,稳态热阻通常由三个部分组成:从管芯到管壳之间的结-壳热阻、从管壳到散热器之间的接触热阻以及从散热器到环境之间的散热器热阻。这些部分的组合决定了整体的热阻大小。
对于散热器来说,稳态热阻可以通过经验公式进行计算,或者通过实验测定。例如,自冷条件下的散热器稳态热阻可以用经验公式计算近似值,其中a取2.5,KS(铝)=140千卡/时·米·℃;KS(铜)=340千卡/时·米·℃。
与稳态热阻相比,瞬态热阻则反映了散热体在热惯性的作用下,在热传递过程中对热阻的改变。瞬态热阻的定义是在某一时间间隔的末尾,两处测试点的温度变化与引起这一变化的、在该时间间隔开始时按阶跃函数变化的耗散功率之比。
关于稳态热阻,北京清析技术研究院可提供温度、热导率、厚度、长度、面积、电阻率、材料密度、热容量、热膨胀系数、热传导率、热扩散系数、热阻、电导率、盐雾耐受性、冲击强度、插入损失、震动耐受性、转子惯量、电感值、功率因数等检测项目。同时,北京清析技术研究院可对电装置类、金属类、环保材料类、建材类、电子产品类、化学材料类、汽车类、电动工具类、地热能材料类、纺织品类、食品包装材料类、航空航天类、能源类、光电材料类、消费品类、海洋生物类、饲料类、医疗器械类、土壤肥料类、塑料类等进行稳态热阻的检测。
检测方法
1.护热平板法
护热平板法是一种常用的稳态热阻检测方法。该方法通过在待测样品两侧施加恒定的温度差,测量通过样品的热流密度和温度差,从而计算出稳态热阻。
2.热流计法
热流计法是一种基于热流密度测量的稳态热阻检测方法。该方法通过在被测样品表面安装热流计,测量通过样品的热流密度,同时测量样品两侧的温度差,从而计算出稳态热阻。
3.红外热像法
红外热像法是一种非接触式的稳态热阻检测方法。该方法通过红外热像仪捕捉被测样品表面的红外辐射信息,将其转换为温度分布图像,从而获取样品表面的温度场分布。结合样品内部的热传导模型,可以计算出稳态热阻。
检测步骤
稳态热阻的测试方法通常涉及以下步骤:
定义稳态热阻。稳态热阻是指两处测量点之间的温差(△T)与单位时间内通过散热面的能量(Pd)之比,即热阻RΘ=△T/Pd,单位是℃/W。它反映了散热体的散热性能,热阻越大,散热越慢。
测试准备。将电路板置于温箱中,确保静态无风状态。加热使内部达到热平衡,即结温(Tj)等于壳温(Tc)。测试电路时,需要测量结温和壳温。
测量数据。使用万用表测量电路中的电压和电流,记录数据。例如,测量Mos管的体二极管电压、电流,以及电源电压。
记录温度。提高温度,记录万用表读数和对应温度。根据公式Pd=Uf*If得到不同时刻的耗散功率。
确认数据准确性。将温箱温度调回初始温度,并放入热电偶测量环境温度Ta,以确认数据的准确性。连接热电偶至MOS,测量壳温Tc。
分析数据。根据测量的数据计算稳态热阻,并分析其结果。
此外,对于不同封装的产品,加热脉宽的选择应在1ms至400ms的范围内选取,以适应芯片和底座热时间常数的差异。对于SMD封装器件,测试过程中会考虑散热路径中的各个组成部分,如芯片、固晶层、支架或基板等,以获得准确的热阻值。
检测标准
1、KSLISO8301-2021绝热性稳态热阻及相关性能的测定热流量计装置
2、KSLISO8302-2021绝热性稳态热阻及相关性能的测定防护热板装置
3、NFENISO11092:2014纺织品生理效应稳态热阻和耐水蒸气的测量(热板不断出汗的试验)
4、CNS 15102-2007 纺织品舒适性-稳态下热阻度及水蒸气阻度(流汗热板)试验法
5、GB/T 33393-2016 鞋类 整鞋试验方法 稳态条件下热阻和湿阻的测定
6、GB/T 11048-2018 纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定(蒸发热板法)
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