【国家标准(GB)】 电力半导体器件用散热器热阻和流阻测试方法

1原理
中华人民共和国国家标准
电力半导体器件用散热器
热阻和流阻测试方法
Measuringmethodofthermal resistanceandinputfluid-outputfluidpressuredifferenceof heatsink for power semiconductor deviceGB8446.2-87
散热器热阻，是散热器在热平衡下散出半导体器件管芯热量能力的量度。热阻值定义为，散热器上一规定点温度对周围冷却介质一规定点温度之差与流经这两点热流（功率)的比值，单位为℃/W。热阻测试的加热电流提供方法有模拟法、直流法、半波动态法等。本标准规定模拟法，其他方法经与本方法校核效果致，也可采用。模拟法：散热器组装实际管壳，而管壳内封装满足欧姆定律的线性阻性元件，通过对阻性元件加电流产生的功耗来测试散热器热阻的方法。散热器流阻是在风道或水路系统中，散热器两端规定点的冷却介质（水或空气)的压力差（△P），单位为Pa。
2测试系统要求和说明
2.1SL系列和SF系列风冷散热器热阻测试系统如图1所示，指示进风温度（T.)的温度计采用精度为士0.1℃的水银温度计，风速计推荐采用QDF-2型或精度更高的风速计，测量风阻的压差计用DJM9补偿式微压表。压差计的橡皮管套接于距散热器中心截面两端300mm处的风道侧壁面上的金属管，金属管的内径不得大于6mm，并不得伸入风道内。2.2SZ系列自冷散热器热阻测试：散热器悬挂于自冷环境箱空间中部，散热器叶片顺上下空气自然对流方向。自冷环境箱的空间大小应足以保持散热器四周200mm处温度之差不大于2℃，空气自然对流形成的风速不大于0.5m/s。环境温度T。的测试点在散热器中心正下方200mm处。2.3SS系列水冷散热器的热阻测试：散热器接于能测进水温度(T.）、水流量及水压差的水路系统。2.4测取散热器台面温度T，的热电偶，推荐采用0.25mm直径的铜、康铜丝熔焊而成。焊球直径小于0.8mm，在使用过程中要防止热电偶热端绞碰、短路。在风道里热电偶置于散热器背风端，并应以足够细的塑料管掩蔽。热电偶冷端注意保持在0℃。国家机械工业委员会1987-11-23批准1988-10-01实施bzxZ.net
加热电流
GB8446.2-87
压差计
风速计
热电偶测试
D=10±2mm
图1风冷散热器热阻测试示意图
2.5加热电流单元的原理电路如图2所示。真拟元件
可调加热电源
图2散热器测试电路原理图
电路中的安培表和伏特表的精度均为0.5级，模拟元件的电阻值应与被测散热器热阻所施加的功耗相匹配。
模拟元件的功率（散热器应散出的功率）为P=IU，I、U值分别由电表A、V显示。2.6散热器热阻计算公式：
式中：T
散热器台面基准点温度，℃；
T。——环境温度，℃。
对于双面冷却的平板形散热器：GB8446.2—87
Rsa(K）·Rs(A)
R.(K).+R.(A)
式中：Rs(K）、R（A)分别为散热器阴极侧和阳极侧的热阻。若散热器阴、阳极侧台面温度和热流均相同，则平板形散热器(总）热阻：Rsa
3测试条件
Rs(K)=
3.1加热电流或加热功率应在散热器温升与功耗的线性关系范围内选取。3.2散热器与模拟元件的紧固压力或紧固力矩应符合有关器件产品标准的规定。（2)
：（3）
3.3散热器的冷却条件：测试SL和SF系列风冷散热器时，风速为6m/s，进口风温为实际环境温度；测试SS系列水冷散热器时，水流量为4L/min、水温为35°，℃；测试SZ和SP自冷散热器时，空气自然对流的风速不超过0.5·m/s，规定点环境温度为实际环境温度。3.4散热器台面温度T。的位置和要求：T。点应是在最大安装管壳台面直径或螺栓形管壳最大直径外2mm处的散热器台面上的一个小孔。孔径为0.8mm，孔深为1mm。热电偶放入孔中，用锤尖拍打附近金属，使热电偶与台面坚实地接触，且绝缘热电偶引线紧贴台面的长度不小于5mm。4测量
4.1按上述要求安装好散热器及热电偶，并置于风道或水路系统或自冷环境箱中适当的位置，接上测取I、U的电源线和测取T。值的电位差计系统。将测取T。的温度计、风速计、压差计放至规定位置，校准电位差计和风速计的零点，检查热电偶冷端、热端是否正常。4.2调节风速为6m/s；或水流量为4L/min、水温为35-9℃；自然对流风速不超过0.5m/s。4.3按3.1的规定对模拟元件通电流加热，热稳定后测取并记录I、U、T。、T。及△P的数值。4.4按2.6计算P和Rsa。
附加说明：
本标准由西安整流器研究所归口。本标准由西安整流器研究所和江阴可控硅附件厂负责起草。本标准主要起草人秦贤满、陈振云。
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