設(shè)計電源管理電路時，在考察散熱問題之前對熱傳遞進行基本了解是很有幫助的。首先，熱量是一種能量，會由于兩個系統(tǒng)之間存在溫差而進行傳輸。熱傳遞通過三種方式進行：傳導(dǎo)、對流和輻射。當(dāng)高溫器件接觸到低溫器件時，會發(fā)生傳導(dǎo)。高振幅的高溫原子與低溫材料的原子碰撞，從而增加低溫材料的動能。這種動能的增加導(dǎo)致高溫材料的溫度上升和低溫材料的溫度下降。
在對流中，熱傳遞發(fā)生在器件周圍的空氣中。在自然對流中，物體加熱周圍的空氣，空氣受熱時膨脹形成真空，導(dǎo)致冷空氣取代熱空氣。因此形成循環(huán)氣流，不斷將器件的熱量傳輸給周圍的空氣。另一種形式是強制對流，例如風(fēng)扇主動吹冷空氣，從而加速取代暖空氣。當(dāng)物體將電磁波(熱輻射）發(fā)送至周圍環(huán)境時就會產(chǎn)生輻射。輻射熱量無需介質(zhì)傳遞(熱量可以通過真空輻射）。在PCB中，熱傳遞的主要方法是傳導(dǎo)，其次是對流。
下面的等式給出了以傳導(dǎo)方式熱傳遞的數(shù)學(xué)模型：
其中H是傳熱速率(單位為J/s)，K為材料的導(dǎo)熱系數(shù)，A為面積，(TH–TL)為溫差，d為距離。當(dāng)界面之間的接觸面積增大、溫差增大或界面之間的距離減少時，熱量傳導(dǎo)速度加快?？梢詫醾鬟f模擬成一個電路，方法是將能源(熱源或前面等式中的H）等同于電流源，高溫器件與低溫器件之間的溫差等同于電壓降，(K×A/d)部分作為導(dǎo)熱系數(shù)，或?qū)⒌箶?shù)(EQ2)等同于熱阻(單位為℃/W）。通常熱阻表示為符號θ或Rθ或只表示為RA-B，其中A和B是發(fā)生傳熱的兩個器件。使用電路模擬重寫熱傳遞速率等式，得到以下結(jié)果：
該模擬可以深入進行，以描述器件的另一個熱屬性，稱之為熱容。正如將熱阻模擬為電阻，可以將熱容(CT，單位為J/℃）模擬為電容。將熱容與熱阻并聯(lián)獲得熱阻抗(ZT)
。圖1所示為傳導(dǎo)傳熱的簡化RC模型。能源被模型化為電模壓電感制造商流源，熱阻抗被模型化為CT與RT并聯(lián)。
圖 1. 簡化的熱阻抗模型。
在電路中，每個熱界面都有熱阻抗。熱阻抗因材料、幾何形狀、大小和方向的不同而各異。系統(tǒng)(或電路)的熱阻抗對環(huán)境溫度來說有一個總熱阻抗，它可以分解為電路中每個元件的熱阻抗的并聯(lián)和串聯(lián)的組合。例如，在半導(dǎo)體器件中，晶粒(也稱作結(jié))與周圍空氣(稱作熱阻抗)之一體成型電感器生產(chǎn)廠家間的總熱阻抗，即由結(jié)到環(huán)境之間的熱阻抗(ZJ-A)，將是結(jié)構(gòu)中每個單獨材料的單個熱阻抗的總和。
考慮到 在PCB上安裝的分立MOSFET。穩(wěn)態(tài)熱阻抗(或熱阻RJ-A)是結(jié)到器件外殼的熱阻(R功率電感制造商J-C)、器件外殼到散熱器的熱阻(RC-S)與散熱器到空氣的熱阻(RS-A)之和。(RJ-A=RJ-C+RC-S+RS-A)。此外，還可以有并行的散熱路徑，例如從MOSFET結(jié)經(jīng)過器件外殼到PCB，再從PCB到環(huán)境溫度。
通常情況下，半導(dǎo)體制造商會給出結(jié)點到器件外殼的熱阻。另一方面，RC-S和RS-A主要取決于散熱器和PCB的屬性。許多因素會影響熱阻RC-A或RC-S，包括PCB的層數(shù)、到輔助面的過孔數(shù)、與其他器件的接近程度以及氣流速率。通常RJ-A會列在器件數(shù)據(jù)表中，但該數(shù)字是在特定測試板條件下得出的，因此僅適用于在相同條件下測量的器件之間的比較。
熱阻(RJA)是電子元器件的重要參數(shù)，因為它是器件散熱的指標(biāo)(基于環(huán)境條件和 PCB布板)。換言之，RJ-A可以幫助我們根據(jù)環(huán)境條件和功耗估算工作結(jié)溫。
