在电力电子工程的领域中，它是为各种电子操控设备服务的。但凡用晶闸管的当地，就要按规划者目的把它们组成一个功用线路。例如各种单相、三相、六相整流桥路，反并联线路，还有多支晶闸管的并联、串联运用线路等等。不同的运用，就有不同的线路，真可谓千变万化、不乏其人。
在这样一个有独立功用的功率模块中，在通大电流作业时，其发热和散热是一对非常重要的对立，运用者应该了解其来龙去脉，妥善解决。不然会对整机可靠性形成严重影响。在一个2500A直流输出的三相全波整流桥作业时，这个单元本身宣布的热量可高达约6KW数量级，如不及时把此热量散去，则后果不堪设想。
仅就风冷而言，散热所触及的内容包含：散热器、风机、风道。而触及的学科包含流体力学、传热学、资料学、风道结构规划等。
1 晶闸管的发热(功耗)原理
晶闸管本身功耗包含正向电流发生的功耗、开关损耗和反向漏电流损耗。在工频条件下运用开关损耗极小，漏电流损耗相对比重不大，约在一、二十瓦之内，故后两项不在本文中评论。
1.1晶闸管的正向特性：
图1:晶闸管正向特性曲线
晶闸管正向特性曲线不是线性的，可近似看作两条直线组成：在电压
VT0曾经(即小于VT0时)晶闸管正向未能有用导通，电流极小;当电压大于VT0时，电流随电压上升，可看作一条直线，并且存在斜率，以斜率电阻rT0标明，单位为Ω(欧姆)。
图中曲线的函数联系为：
1.2晶闸管的正向功耗
正弦波时：
式②代入①，
IFM为正弦波时的峰值电流，相同VFM可标明为正弦波的峰值电压。
正向均匀电流：
正向均匀电压：
正向功耗：
核算化简后：
式中F为波形因子，随导通角而变。
在正弦波阻性负载时：
式中 IF·F=IF(RSM) ,IF(RSM)为正向电流有用值。因而在核算中可直接运用晶闸管的正向电流有用值。
由于晶闸管正向功耗P是由iF与vF乘积对0到180°角积分而得的，因而不是线性联系。用外表测得的均匀电流乘均匀电压求功耗的办法是不对的。
在晶闸管产品阐明书的参数表上都要列出每种标准晶闸管的VT0 和rT0 .
3 散热器热阻Rth(c-A)
散热器热阻可分为稳态热阻和瞬态热阻两种。
3.1热阻Rth的概念：
热阻是热导的倒数，单位是：℃/W (℃/瓦)具有温差的导热体两头存在热量由温高一端传到温低一端的现象。如温高一端发热功率为P,它们之间契合如下联系：
P是A端安稳发生的热功率。Rth 小时TA – TB 也小，即温差也小，反之温差也大。可见热阻小的导热体很快就能把热端热量传导出来。
散热器稳态热阻可以用经历公式核算近似值：
自冷条件下：
风冷条件下：
其间：l为散热器肋长; b为肋厚; L为散热器长; n为肋数;
A为表面积; uS为风速;
所用单位： l:米、A:米2、b:米、L:米、uS: 米/秒
肋长即为散热器翅片长
式中：a 取2.5;KS(铝)=140千卡/时·米·℃ ;
KS(铜)=340千卡/时·米·℃
散热器热阻除了上述用经历公式核算外，一般由生产单位在样本上供给，也可经过实验测定(国标GB/T 8446.2-2004)。
3.2 稳态热阻
稳态热阻是指体系发生的热量与散去的热量持平时的热阻。此刻，散热器上各点温度稳定，处于平衡状况。上面介绍的核算公式适用于稳态热阻。
3.3瞬态热阻
瞬态热阻标明的是热平衡树立前从遭到热冲击起到树立热平衡(即各点温度稳定不变)止，散热器热阻值的改变的进程。热阻值是从小到大逐突变的。
从图四的曲线可知，开始的热阻值很小。这标明散热器不但能散热并且能吸收热量蓄热。吸收热量的进程也是散热器温度上升进程。吸热抵达饱满时功耗和散热平衡，温度不再上升。这进程约20到40分钟左右。
晶闸管往往会用在存在大电流冲击(常称为浪涌电流)的电路中。假如浪涌电流时刻只要几微秒到几秒，并且下一次浪涌到来前有较长时刻的距离，那么就可用瞬态热阻进行核算。在这种情况下散热器可大大缩小，乃至用满足热容量的铝板即可。
3.4热阻曲线
样本上供给的散热器热阻曲线如图三和图四所示。(也有用列表办法供给，如下表)
图2:稳态热阻曲线
图3:瞬态热阻曲线
图2是稳态热阻曲线。标明了该类型铝型材散热器在不同长度不同风速下的稳态热阻值。图3中左面曲线标明了该类型铝型材散热器瞬态热阻值。有了这样的热阻曲线，该类型散热器热阻值一查便知非常便利。
3.5散热器热阻测验
假如有测验设备也可用实验办法来测定热阻值。测验办法应按国标GB/T 8446.2-2004 “电力半导体器材用散热器第2部分：热阻和流阻测验办法”来实施。详细请参阅上述标准。
这儿要特别阐明的是：在测验时当用风速计丈量吹入散热器端面风速时，会发现每点风速不相同。在有散热器挡着的当地风速很低，在无阻挠的孔隙处风速又很高(流体同电流相同阻力小的当地流量大，常称风短路)。这阐明了风在风道中跋涉时，穿过散热器之间的孔隙、翅片间、端面处风的速度是不相同的。因而国标规则风速测验方位应是在进风口离散热器端面300毫米处的风道正中间。
4 散热器的流阻
散热器在风道中接受风机吹来的空气流时会对空气发生阻力，这便是流阻。如图四右边的曲线可见，阻力随风速上升而上升。此参数给风机选用供给了重要依据。
4.1散热器流阻剖析
流阻大的散热器需求风压大的风机。相同风量的风机由于电机功率不相同，风压就不相同。假如风机的风压等于散热器的流阻，风无法经过散热器，风流量为零。因而只要在风压大于散热器流阻时才行，此刻风流量要小于或远小于风机样本标明的风量，风流量跟着风道内散热器流阻的削减而上升。这一点在风机一节中还要细谈。
串联风道，即在风道中多个晶闸管的散热器堆叠摆放，风机吹出的空气要经过两个或三个散热器的翅片。翅片堆叠流阻添加，风压丢失大，空气流量丢失大，要求风机功率大，也便是风压要大。
并联风道，在风道中各晶闸管的散热器一字排开空气只经过一层散热器的翅片，流阻小，对风机风压要求小，简单抵达较大风速。
4.1风机
风机的功用是给晶闸管散热器送去活动的空气，把散热器的热量带走。
风机的首要特性可由特性曲线标明出来。如图5所示，所标明的是风机的风压-风量曲线。风机最大额外风量是指前方无任何阻挠物时的风量。假如吹风前方存在阻力，风在流过阻挠物例如散热器时，流阻就会抵消与流阻恰当的风压，使风流量下降。假定风机的最大风压是120 Pa ,散热器在某风速时的流阻是70 Pa ,两者相抵风压剩下50 Pa ,此刻与曲线的相交点A所对应的风量即为实践经过的风量。从图上查的为1650 m3/小时，已不是风机的最大风量2800 m3/小时。
图4:风机的风压-风量曲线
常用风机有轴流式和离心式两种。轴流式装置便利、体积小，但风压低，
约在100 Pa-200 Pa之间，而离心风机最高峰压可抵达500 Pa-700 Pa.在串联风道上用较为适合。但离心风机装置要求高、占体积大、噪音大、价格高。
风机的其他目标为电机功率、风机能接受的环境温度和风机作业时的噪音。
4.2风道
在晶闸管功率单元中风道是标准空气活动的一个非常重要措施。晶闸管和散热器装置在风道内而风机又逼迫空气在风道内经过。其功用首要是：
(1)把空气会集在风道内经过，尽可能用悉数活动的空气参加散热器的冷却。
(2)风机的风量在必定的流阻情况下是必定的。风道的截面积减去阻挠物的，截面积即为空气流过的截面积，则：
(3)假如风道沿散热器的边际去标准空气的活动，不留或极少留孔隙(所谓的风短路点)，则流阻很大，空气流量下降，风速相应下降，散热作用遭到极大影响，散热器温升高。从实践来看，在散热器之间留有恰当孔隙，使孔隙处抵达较大风速。这儿又是翅片的边际部分，相对温升较低。
5 规划实例剖析
用KP500A晶闸管组成一个三相全波整流桥，输出直流电流600A.已知VT0=0.9V,RT0 =0.00046O欧姆，Rth(j-c)=0.073℃/W,散热器类型SF-15,
6米/秒风速风冷时Rth(C-A)=0.048℃/W,自冷时Rth(C-A)=0.24℃/W,求风冷及自冷时的晶闸管的结温。
解：①三相全波桥直流输出600A时每只晶闸管承当200A均匀值。此刻导通角120度。查曲线知：120度导通角时晶闸管最大可用到470A,波形因子F=1.76.
②作业时每只晶闸管功耗
P=IFVT0+(F·IF)2rT0
= 200×0.9+(1.76×200)2×0.00046
= 237W
③自冷时温升：
TJ-TA=P(Rth(j-c)+ Rth(C-A))
=237× (0.073+0.24)
=74.2℃
④风冷时温升：
TJ-TA=P(Rth(j-c)+ Rth(C-A))
=237× (0.073+0.048)
=28.7℃
设环境空气温度为40℃，则此刻结温：自冷 TJ=74.5℃+40℃=114℃
风冷 TJ=28.7℃+40℃=68.7℃
6 结语
晶闸管要正常作业，必定要使它的结温 处于一个适合的温度。从参数表上可知整流二极管答应最高结温是150℃;晶闸管答应最高结温是125℃，此规则是硅资料固有特性所限，除非特别规划一般不答应超越。要阐明的是抵达翅片的热量要传到活动的空气中带走，其作业原理与各种
