三端雙向晶閘管在工作時消耗大量電能，因而其散熱設計非常重要。散熱設計主要涉及到功率、熱阻和溫度升高等幾個計算階段。本文介紹的是設計計算以及設計案例

，其數據主要來自實際應用和三端雙向晶閘管的數據表。

三端雙向晶閘管功耗的計算
三端雙向晶閘管功耗受負載電流影響。假設電流為全正弦波電流(全波傳導)，即表示在三端雙向晶閘管功耗最大的條件下，其功耗最易於計算
，如式1所示：

P = Vo × IT(AVE) + Rs × IT(RMS)2 (1)

其中，P為三端雙向晶閘管功率；Vo為三端雙向晶閘管拐點電壓，通過IT/VT曲線得到該值；IT(AVE)為平均負載電流
，其計算公式如式2所示：

IT(AVE) = 2 ×× IT(RMS) /? (2)

其中，Rs為三端雙向晶閘管斜率電阻

，通過查IT/VT曲線得到該值；IT(RMS)為RMS負載電流,通過測量得到該值。
這裏計算前提為全波傳導和正弦負載電流，即最不利的功耗情況。半波傳導的IT(RMS)和IT(AVE)的計算公式為：

IT(AVE) = 2 x Ipk x T / ?x 2T
= Ipk /? (3)

IT(RMS)2 = (Ipk2 x T) / (2 x 2T)
= Ipk2 / 4∴IT(RMS) = Ipk / 2 (4)

Vo和Rs的計算
如果數據表中未提供Vo和Rs值
，則設計師須自己算出數據。具體方法如下：

1. 製作一個放大的IT / VT曲線複印件以提高精確度；
2. 在三端雙向晶閘管的額定電流處作VT @ Tjmax曲線最大斜率的切線；
3. 切線與VT軸相交的點就是Vo；
4. 切線的斜率VT / IT 就是Rs。

Tjmax的計算
Tjmax受環境溫度
、三端雙向晶閘管功耗和結點與環境之間的熱阻影響。本文將隻考慮穩態條件。因為在短期瞬變條件中，要考慮瞬變熱阻抗(Zth)。此值始終小於穩態熱阻(Rth)，且其瞬變條件要複雜得多。

Tj = Ta + P × Rth j-a (5)

其中，Tj為結點溫度
；Ta為環境溫度；P為三端雙向晶閘管功率
；Rth j-a為結點至環境熱阻(鸆/W)。

關於Rth j-a的分析
熱阻類似於電阻，總電阻可以分為若幹串聯的小電阻。對於主流封裝(TO220)
，Rth j-a由以下熱阻組成：

Rth j-a = Rth j-mb + Rth mb-hs + Rth hs-a (6)

其中，Rth j-mb為結點至安裝底座熱阻。受晶圓尺寸影響
，此值是固定的
，取決於設備。有關準確值，請參閱相關數據表。

Rth mb-hs為安裝底座至散熱器熱阻。該值取決於安裝方法——如是否有導熱脂
、安裝螺釘或夾子

、隔熱墊片材料等，此值由設備製造商控製。

Rth hs-a為散熱器至環境熱阻。此值取決於應用，並由設備製造商單獨控製。

由於熱阻值取決於封裝類型和隔離金屬熱參考點的實用性
，指定熱阻的方式有一些注意事項，具體如下：

1. 對於沒有安裝金屬底座的塑料封裝，因為散熱器是最近的金屬參考點，故用單規格的Rth j-hs代替“Rth j-mb + Rth mb-hs”。
2. 對於未使用散熱器的低功率塑料封裝，隻指定Rth j-lead，因為引腳是最近的金屬參考點。大部分熱量都是通過引腳傳導到PCB
，少量熱量直接從封裝輻射到環境中。
3. 對於一些沒有安裝底座但有焊點的表麵貼裝封裝
，使用Rth j-sp代替Rth j-mb。

設計案例
冰箱壓縮機的熱阻計算
電子恒溫器使用三端雙向晶閘管來控製冰箱壓縮機的開關切換。本文將計算使三端雙向晶閘管的結點溫度保持在其125℃的Tjmax內所允許的最大散熱器熱阻。

a 設計參數
穩態電動機電流 = 1.4A；

最大浪湧電流 = 17A(正半周期的峰值)；

電源 = 230V；

最高環境溫度為40℃；

表麵貼裝三端雙向晶閘管要求直接焊接到控製器PCB上，從帶有20mA電流吸收器功能的微控製器來觸發三端雙向晶閘管柵極。

b 設計計算
本文使用8A Hi-Com三端雙向晶閘管來處理電感負荷和啟動電流。本設計采用由DPAK封裝的三端雙向晶閘管BTA208S-600E
，其10mA的IGT非常適合用於微控製器的驅動功能。

由式2得，IT(AVE)= 2×× IT(RMS) /?= 2 ××1.4 / ? 1.26A。

根據數據表，Vo=1.264V，Rs =0.0378健?由式1得，P= Vo × IT(AVE) + Rs × IT(RMS)2
= 1.264 ×1.26 + 0.0378 ×1.42= 1.67W。

由式5得
，Tjmax = Ta + P ×Rth j-a。

已知Tjmax = 125℃, Ta = 40℃，P = 1.67W。

重新整理該等式可得：Rth j-a= (Tj － Ta) / P= (125－40) / 1.67= 51℃/W。

由式6得
，Rth j-a = Rth j-mb + Rth mb-hs + Rth hs-a。

根據數據表，Rth j-mb = 2℃/W
，需要找到Rth mb-a。

重新整理該等式可得：Rth mb-a= Rth j-a －Rth j-mb= 51－2= 49℃/W。

因為在本例中PCB是散熱器，作為參考，此熱阻可以使用麵積500mm2的銅墊片獲得。

由you於yu緊jin靠kao三san端duan雙shuang向xiang晶jing閘zha管guan的de其qi他ta非fei消xiao耗hao性xing元yuan件jian將jiang會hui降jiang低di實shi際ji的de熱re阻zu，而er消xiao耗hao功gong率lv的de任ren何he元yuan件jian都dou將jiang增zeng加jia熱re阻zu。因yin此ci，這zhe對dui測ce量liang模mo型xing以yi發fa現xian真zhen實shi散san熱re性xing能neng非fei常chang重zhong要yao。

電動工具的Tjmax預測
高功率電鑽使用通用電刷電動機
，其速度由半波相位控製電路控製。計算SCR(矽可控整流器)中的最大功率消耗和計算散熱器熱阻都需要將結點溫度保持在Tjmax以下。

a 設計參數
正常運行時電動機峰值電流 = 5A；

最高環境溫度為50℃
；

在三端雙向晶閘管開關中的安裝需要表麵貼裝的三端雙向晶閘管，SCR 由電動機冷卻風扇進行冷卻。

b 設計計算
為了給必須麵對的重複過載條件提供高度重複電湧保證，本設計選用BTH151S-650R。其額定電流為12A ，采用SOT428(DPAK)封裝。

由式3得，IT(AVE)= Ipk /? 5 /? 1.59A。

由式4得
，I T(RMS)= Ipk / 2= 5 / 2= 2.5A。

根據數據表，Vo = 1.06V 和 Rs = 0.0304健?由式1得，P=Vo× IT(AVE) + Rs × IT(RMS)2= 1.06×1.59 + 0.0304× 2.52= 1.88W。

使用式5
，Tj = Ta + P×Rth j-a。

已知Ta = 50℃和P = 1.88W
，在本例中，Tj = Tjmax = 125℃。

重新整理該等式可得：Rth j-a= (Tj－Ta) / P= (125－50) / 1.88= 39.9℃/W。

由式6得，Rth j-a = Rth j-mb + Rth mb-hs + Rth hs-a。

根據數據表，Rth j-mb = 1.8℃/W。

重新整理該等式可得：Rth mb-a= Rth j-a －Rth j-mb= 39.9－1.8= 38.1℃/W。
38℃/W的最大散熱器熱阻將Tj保持在125℃或更低。此散熱器熱阻包括穩態條件且在少量氣流通過開關模塊時也很容易實現。