您可以使用此计算器计算平板的一些数字（您的设计应该有翅片）。请注意，您的尝试次数有限，并且需要空气速度参数。从降额曲线中插入您想要的外壳温度，稍后我将进一步介绍。

您是否坚持使用 TIP122？TO-220 封装怎么样？TIP122 和 TO-220 都只为中等功率应用而设计。大功率晶体管和金属罐封装更好地服务于这种类型的应用。

高功率、中功率或小信号晶体管之间的区别不仅在于它们的封装，还在于器件的结构。[TIP122 数据表的最大额定值表] 表明它在 25°C 空气中的最大集电极功耗 Pc 为 2W，或在 Tc=25°C 时为 65W。第二个统计假设你可以有一个无限的散热器，与最终的散热器化合物连接到 TO-220 上的标签（技术上是这样，但标签很重要），这样散热器标签在 25摄氏度。即使在这种情况下，您所关心的晶体管结也会超过 150°C。结和标签之间存在热阻。（旁注：我同意 jluciani - 我喜欢我的硅 125°C 或更冷）。（旁注 2：BJT 上的金属散热器通常连接到集电极，因此您将在外壳上连接一个 3A 电源，其电压高于发射极/地，并且不希望它位于可以短路的地方出去。）

看一下降额曲线（TIP122 数据表中的图 5）：

如果您需要耗散 72W，您根本做不到。如果您需要 36W，则必须将散热器的温度保持在高于环境温度 50°C 以下（25°C。正是这个 50°C 的温度梯度为您提供了功耗）。将该曲线与MJ11022 [数据表]等大功率晶体管进行比较：

现在，您的散热器在晶体管损坏之前就可能存在烧伤危险。72W 对应于高于环境温度近 100°C，36W 对应于近 150°C 的绝对工作温度。如果您想在非常热的情况下运行它，请注意热循环。

我强烈建议您使用大功率 TO-3 或 TO-204 晶体管而不是 TIP122。

您可能需要一个非常大的盘子或大量流动的空气。

TIP122 的开启时间是多少？如果导通时间大于 100mS，那么您消耗的是 72W 而不是 36W。您需要查看瞬态热响应曲线以确定降额。

您需要为晶体管外壳和接收器（或板）之间的界面留出一些热阻。

假设您的接通时间小于 1mS，您将耗散 36W。查看 On-Semi 数据表——

Rjc = 1.92 摄氏度/W 最大值。绝对最高结温 = 150 摄氏度（我不会超过 125 摄氏度）

T = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd

125 = (1.92 + 0.5 + Rsa) * 36

Rsa = 1.05degC/W（减去 Rcs 与您的计算一致）

如果您查看散热器供应商的数据表，您可以了解尺寸。结帐http://www.aavidthermalloy.com/

要计算动态环境（即脉冲电流）中的功耗或 Rθjc 或 Rθja 的变化，并不是那么简单的过程。您必须查看制造商提供的所谓“典型热响应”曲线。从该曲线中，您可以获得“瞬态热阻”（归一化或实际 Zθ）。无论如何，我现在无法进行详细的计算。粗略地说，在35oC的环境下，如果要从TO-3外壳上耗散35W的功率，并通过自然冷却将散热器温度保持在55oC左右，则需要一块3mm厚，边缘为16cm的灰色铝板（即210 克）。该板在垂直排列时应能从两侧自由辐射，而元件紧安装在板的中心。不要忘记在计算中包括两种金属接触引起的热损失。在实践中 35W 它接近您可以使用金属板和自然冷却（即铝金属板 400 cm2，5mm 厚度，0,5Kg，垂直排列一侧自由或两侧 50W）消散的最大功率。超过这个功率，你必须使用翅片散热器（自然或强制），这不难计算和构造

这是我的热设计方式。永远不要理解热阻的概念。它充满了假设！无论如何，如果您想使用热阻进行计算，则有必要在满载或半载时测量实际外壳温度作为时间的函数。

我知道这是一个旧线程，但我发现它正在研究这个主题并想更正/添加一些东西。jluciani 给出的求散热器所需热阻的公式基本正确，但缺少环境温度 (Ta) 项。方程应该是：

Tj = (Rjc + Rcs + Rsa) * Pd +Ta

其中 Tj 是结的最大目标温度。我将使用 125 摄氏度作为结的最高温度，以便在环境温度超过标准 25 摄氏度的情况下留出安全裕度。这给出了：

125 = (1.92 + 0.5 + Rsa) * 36 +25

Rsa = (125-25)/36 - 1.92 - 0.5 = 0.3577 摄氏度/W

下一部分要找到实现这种低热阻所需的铝板尺寸要复杂得多，但此博客https://engineerdog.com/2014/09/09/free-resource-heat-sink-design -made-easy-with-one-equation/给出了一个非常简单的近似规则，由下式给出：

面积 = (50/Rsa)^2 cm2

不幸的是，这个公式适用于带翅片的被动散热器，我相信作者打错了，意思是面积 = 50×(1/Rsa)^2。鳍有很大的不同。在查看了这个在线计算器的结果https://www.heatsinkcalculator.com/free-resources/flat-plate-heat-sink-calculator.html和一系列被动热制造商的数据表之后，我做了一点曲线拟合，并提出了这个更全面的球场公式：

面积 = (20*1/(1+流量)*1/(0.25+h)*1/Rsa)^2 cm2

其中流量是来自冷却风扇的任何流量，以 cfm 为单位，h 是任何翅片的高度。

对于 OP 中的情况，没有强制冷却，因此 flow= 0 并且没有散热片，因此 h = 0 并且公式简化为：

面积 = (80/Rsa)^2

鉴于我们要求热阻 <= 0.3577，冷却 OP 中的晶体管所需的板尺寸为：

面积 = (80/0.3577)^2

      = (223.6 cm)^2

这可能太大而无法实用。

正如 Kevin Vermeer 指出的那样，这项服务中的这种特殊晶体管并不真正适合被动冷却。但是，可以通过添加散热片和相当适中的冷却风扇来显着减小散热器尺寸，如此链接底部的图表所示 https://www.designworldonline.com/how-to-select-a -合适的散热器/#_

保持平板并添加一个相当不错的 100cfm 气流的 PC 冷却风扇，板尺寸可以减小到：

面积 =(80/(0.3577*(1+100/8)))^2

      =(16.56 cm)^2

挤压铝材可以以带翅片的长条状购买，使用这种带 3cm 翅片且无冷却风扇的翅片板需要的散热器尺寸为：

面积 = (20*1/(0.25+3)*1/0.3577)^2

      =(17.2 cm)^2

最后，结合 100cfm 和 3cm 翅片的强制冷却给出：

面积 = (17.2/(1+100/8))^2

     =(1.27 cm)^2

笔记：

机柜中其他热组件的压降和接近会降低效率。

灰尘进入会使散热器绝缘，并导致冷却风扇随着时间的推移变慢并出现故障。

远大于它们正在冷却的组件的接触面积的散热器，由于热量必须传播到散热器末端的距离而降低了效率

遵循通常的指导方针，确保与要冷却的组件良好接触，在接触表面之间使用一层合适的传热化合物。

对于极小或极大的散热器，该公式得出的结果应予以怀疑。例如，在最后一个结果中，冷却风扇的半径远大于散热器，因此大部分气流不会在靠近散热片的地方流动，因此结果令人怀疑。否则，这是一个很好的近似值。

为了安全起见，最好将您认为的环境空气温度增加 25 度，并在进行计算时从组件的最大目标温度中减去 25 度的安全裕度。

不要使用这个公式来设计核电站的冷却。