散熱相關(guān)幾點(diǎn)說(shuō)明

散熱資料匯總為什么要進(jìn)行熱設(shè)計(jì)？高溫對(duì)電子產(chǎn)品的影響：絕緣性能退化；元器件損壞；材料的熱老化；低熔點(diǎn)焊縫開(kāi)裂、焊點(diǎn)脫落。溫度對(duì)元器件的影響：一般而言，溫度升高電阻阻值降低；高溫會(huì)降低電容器的使用壽命；高溫會(huì)使變壓器、扼流圈絕緣材料的性能下降，一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于95C;溫度過(guò)高還會(huì)造成焊點(diǎn)合金結(jié)構(gòu)的變化一IMC增厚，焊點(diǎn)變脆，機(jī)械強(qiáng)度降低；結(jié)溫的升高會(huì)使晶體管的電流放大倍數(shù)迅速增加，導(dǎo)致集電極電流增加，又使結(jié)溫進(jìn)一步升高，最終導(dǎo)致元件失效。熱設(shè)計(jì)的目的控制產(chǎn)品內(nèi)部所有電子元器件的溫度，使其在所處的工作環(huán)境條件下不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范所規(guī)定的最高溫度。最高允許溫度的計(jì)算應(yīng)以元器件的應(yīng)力分析為基礎(chǔ),并且與產(chǎn)品的可靠性要求以及分配給每一個(gè)元器件的失效率相一致。風(fēng)路的布局方法、產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)計(jì)算方法、風(fēng)扇的基本定律及噪音的評(píng)估方法、海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策、熱仿真技術(shù)、熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)路設(shè)計(jì)自然冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)不依靠泵或風(fēng)機(jī)等外力推動(dòng)，由流體自身溫度場(chǎng)的不均勻所引起的流動(dòng)稱為自然對(duì)流。自然對(duì)流是流場(chǎng)溫度分布不均勻?qū)е碌拿芏炔痪鶆蚍植?，在浮升力的作業(yè)下產(chǎn)生的流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程。自然對(duì)流換熱則是流體與固體壁之間因溫度不同（存在溫差）引起的自然對(duì)流時(shí)發(fā)生的熱量交換過(guò)程。注意：參與換熱的流體由于各部分溫度不均勻而形成密度差，從而在重力場(chǎng)或者其他力場(chǎng)中產(chǎn)生浮升力所引起的對(duì)流換熱現(xiàn)象。如煙囪效應(yīng)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)機(jī)柜的后門（面板）不須開(kāi)通風(fēng)口。底部或側(cè)面不能漏風(fēng)。應(yīng)保證模塊后端與機(jī)柜后面門之間有足夠的空間。機(jī)柜上部的監(jiān)控及配電不能阻塞風(fēng)道，應(yīng)保證上下具有大致相等的空間。對(duì)散熱器采用直齒的結(jié)構(gòu),模塊放在機(jī)柜機(jī)架上后,應(yīng)保證散熱器垂直放置,即齒槽應(yīng)垂直于水平面。對(duì)散熱器采用斜齒的結(jié)構(gòu),除每個(gè)模塊機(jī)箱前面板應(yīng)開(kāi)通風(fēng)口外,在機(jī)柜的前面板也應(yīng)開(kāi)通風(fēng)口。

?:?強(qiáng)迫冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)＞電源系統(tǒng)典型的風(fēng)道結(jié)構(gòu)■抽風(fēng)方式交澆配電單元-1

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ZZ二二二二::二二:二EZZ：；二匚二；H二7二理=:二瓦流配電單兀交流配電單元1_1s□iCZ1□§□(_!口二口1胃二i匸§二i二i=§直流配電單i&強(qiáng)迫冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如果發(fā)熱分布均勻，元器件的間距應(yīng)均勻，以使風(fēng)均勻流過(guò)每一個(gè)發(fā)熱源.如果發(fā)熱分布不均勻，在發(fā)熱量大的區(qū)域元器件應(yīng)稀疏排列，而發(fā)熱量小的區(qū)域元器件布局應(yīng)稍密些，或加導(dǎo)流條，以使風(fēng)能有效的流到關(guān)鍵發(fā)熱器件。如果風(fēng)扇同時(shí)冷卻散熱器及模塊內(nèi)部的其它發(fā)熱器件，應(yīng)在模塊內(nèi)部采用阻流方法，使大部分的風(fēng)量流入散熱器。進(jìn)風(fēng)口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：一方面盡量使其對(duì)氣流的阻力最小，另一方面要考慮防塵，需綜合考慮二者的影響。風(fēng)道的設(shè)計(jì)原則風(fēng)道盡可能短，縮短管道長(zhǎng)度可以降低風(fēng)道阻力；盡可能采用直的錐形風(fēng)道，直管加工容易，局部阻力小；風(fēng)道的截面尺寸和出口形狀，風(fēng)道的截面尺寸最好和風(fēng)扇的出口一致，以避免因變換截面而增加阻力損失，截面形狀可為圓形，也可以是正方形或長(zhǎng)方形；?:?強(qiáng)迫冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)＞典型結(jié)構(gòu)OO?風(fēng)道1風(fēng)道2岡道3風(fēng)道4?:?自然冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)＞典型的自然冷機(jī)柜風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式OC3OOoU(=□=n□?■*??立流配電單元控帳塊?整盪檀映，?益控械塊送鳳口心自然冷卻的風(fēng)路設(shè)計(jì)＞設(shè)計(jì)案例純銅 導(dǎo)熱系數(shù)為386.4W/（m.k）電阻率（20C）為0.018Q.mm/m黃銅自然對(duì)流換熱當(dāng)發(fā)熱表面溫升為40C或更高時(shí)，如果熱流密度小于0.04W/cm2，則一般可以通過(guò)自然對(duì)流的方式冷卻，不必使用風(fēng)扇。自然對(duì)流主要通過(guò)空氣受熱膨脹產(chǎn)生的浮升力使空氣不斷流過(guò)發(fā)熱表面，實(shí)現(xiàn)散熱。這種換熱方式不需要任何輔助設(shè)備，所以不需要維護(hù)，成本最低。只要熱設(shè)計(jì)和熱測(cè)試表明系統(tǒng)通過(guò)自然對(duì)流足以散熱，應(yīng)盡量不使用風(fēng)扇。自然對(duì)流熱設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，元器件溫升過(guò)高，將不得不采用風(fēng)扇。合理全面的自然對(duì)流熱設(shè)計(jì)必須考慮如下冋題：元器件布局是否合理。在布置元器件時(shí)，應(yīng)將不耐熱的元件放在靠近進(jìn)風(fēng)□的位置，而且位于功率大、發(fā)熱量大的元器件的上游，盡量遠(yuǎn)離高溫元件，以避免輻射的影響，如果無(wú)法遠(yuǎn)離，也可以用熱屏蔽板（拋光的金屬薄板，黑度越小越好）隔開(kāi)；本身發(fā)熱而又耐熱的元件放在靠近出風(fēng)□的位置或頂部；一般應(yīng)將熱流密度高的元器件放在邊沿與頂部，靠近出風(fēng)□的位置，

但如果不能承受較高溫度，也要放在進(jìn)風(fēng)□附近，注意盡量與其他發(fā)熱元件和熱敏元件在空氣上升方向上錯(cuò)開(kāi)位置；大功率的元器件盡量分散布局，避免熱源集中；不同大小尺寸的元器件盡量均勻排列，使風(fēng)阻均布，風(fēng)量分布均勻。單板上元器件的布局應(yīng)根據(jù)各元件的參數(shù)和使用要求綜合確定。是否有足夠的自然對(duì)流空間。元器件與元器件之間，元器件與結(jié)構(gòu)件之間應(yīng)保持一定距離，通常至少13mm，以利于空氣流動(dòng)，增強(qiáng)對(duì)流換熱?！┚唧w的參考距離尺寸如下：對(duì)相鄰的兩垂直發(fā)熱表面，d/L=0.25對(duì)相鄰的垂直發(fā)熱表面與冷表面間距,dmin=2.5mm對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的上表面之間,d/D=0.85對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的垂直表面之間,d/D=0.7對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的水平底面之間,d/D=0.65d/L-0.25熱表面dmin-2.5mmd/L-0.25熱表面熱表面亥(a)d/D=0.85d/D=0.7i熱表血d/D=0.65rDn熱表面(a)d/D=0.85d/D=0.7i熱表血d/D=0.65rDn熱表面熱表面冷表血］冷表面(d)(e)(d)圖3自然對(duì)流吋元器件排列的距離關(guān)系豎直放置的電路板上的元件與相鄰單板之間的間隙至少為19mm。進(jìn)出風(fēng)□應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，避免氣流短路，通風(fēng)□盡量對(duì)準(zhǔn)散熱要求高的元件。是否充分運(yùn)用了導(dǎo)熱的傳熱途徑。由于自然對(duì)流的換熱系數(shù)很低，一般為3~10W/m2C，元件表面積很小或空間較小無(wú)法充分對(duì)流時(shí)，散熱量會(huì)很小，這時(shí)應(yīng)盡量采用導(dǎo)熱的方式，利用導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬或?qū)峤^緣材料（如導(dǎo)熱硅膠，云母，導(dǎo)熱陶瓷，導(dǎo)熱墊等）將元件與機(jī)殼或冷板相連，將熱量通過(guò)更大的表面積散掉。使用散熱器。對(duì)于個(gè)別熱流密度較高的元器件，如果自然對(duì)流時(shí)溫升過(guò)高，可以設(shè)計(jì)或選用散熱器以增加散熱表面，是否充分運(yùn)用了輻射的傳熱途徑。高溫元件可