熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)及規(guī)范

中國可靠性論壇PAGE感謝“熱設(shè)計(jì)”搜集提供資料PAGE2目錄TOC\o"1-1"\h\z\u第一章

概

述 2第二章

熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 3第三章

自然對(duì)流換熱 6第四章

強(qiáng)迫對(duì)流換熱-風(fēng)扇冷卻 9第五章單板元器件安全性熱分析 15第六章通信產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)步驟 20

第一章

概

述1.1熱設(shè)計(jì)的目的

采用適當(dāng)可靠的方法控制產(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)境條件下不超過穩(wěn)定運(yùn)行要求的最高溫度，以保證產(chǎn)品正常運(yùn)行的安全性，長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。1.2熱設(shè)計(jì)的基本問題1.2.1耗散的熱量決定了溫升，因此也決定了任一給定結(jié)構(gòu)的溫度；1.2.2熱量以導(dǎo)熱、對(duì)流及輻射傳遞出去，每種形式傳遞的熱量與其熱阻成反比；1.2.3熱量、熱阻和溫度是熱設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)；1.2.4所有的冷卻系統(tǒng)應(yīng)是最簡(jiǎn)單又最經(jīng)濟(jì)的，并適合于特定的電氣和機(jī)械、環(huán)境條件，同時(shí)滿足可靠性要求；1.2.5熱設(shè)計(jì)應(yīng)與電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)進(jìn)行權(quán)衡分析，折衷解決；1.2.6熱設(shè)計(jì)中允許有較大的誤差；1.2.7熱設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素：包括

結(jié)構(gòu)與尺寸

功耗

產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性

與所要求的元器件的失效率相應(yīng)的溫度極限

電路布局工作環(huán)境1.3遵循的原則1.3.1熱設(shè)計(jì)應(yīng)與電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，使熱設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)相互兼顧;1.3.2熱設(shè)計(jì)應(yīng)遵循相應(yīng)的國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1.3.3熱設(shè)計(jì)應(yīng)滿足產(chǎn)品的可靠性要求，以保證設(shè)備內(nèi)的元器件均能在設(shè)定的熱環(huán)境中長(zhǎng)期正常工作。1.3.4每個(gè)元器件的參數(shù)選擇及安裝位置及方式必須符合散熱要求；1.3.5在規(guī)定的使用期限內(nèi)，冷卻系統(tǒng)(如風(fēng)扇等)的故障率應(yīng)比組件的故障率低；1.3.6在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮相應(yīng)的設(shè)計(jì)余量，以避免使用過程中因工況發(fā)生變化而引起的熱耗散及流動(dòng)阻力的增加。1.3.7熱設(shè)計(jì)不能盲目加大散熱余量，盡量使用自然對(duì)流或低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇等可靠性高的冷卻方式。使用風(fēng)扇冷卻時(shí)，要保證噪音指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。1.3.8熱設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性指針，在保證散熱的前提下使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且體積最小、成本最低。1.3.9冷卻系統(tǒng)要便于監(jiān)控與維護(hù)

第二章

熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)2.1某些基本概念2.1.1溫升指機(jī)柜內(nèi)空氣溫度或元器件溫度與環(huán)境溫度的差。如果忽略溫度變化對(duì)空氣物性的非線性影響，可以將一般環(huán)境溫度下（如空調(diào)房27℃高可能環(huán)境溫度獲得最惡劣環(huán)境下的器件近似溫度。例如在空調(diào)房?jī)?nèi)測(cè)得某器件溫升為40℃，則在55℃最高環(huán)境溫度下該器件的溫度將為2.1.2熱耗指元器件正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。熱耗不等同于功耗，功耗指器件的輸入功率。一般電子元器件的效率比較低，大部分功率都轉(zhuǎn)化為熱量。計(jì)算元器件溫升時(shí)，應(yīng)根據(jù)其功耗和效率計(jì)算熱耗，當(dāng)僅知道大致功耗時(shí)，對(duì)于小功率設(shè)備，可認(rèn)為熱耗等于功耗，對(duì)于大功耗設(shè)備，可近似認(rèn)為熱耗為功耗的75%。其實(shí)為給設(shè)計(jì)留一個(gè)余量，有時(shí)直接用功耗進(jìn)行計(jì)算。但注意電源模塊的效率比較高，一般為70%~95%，對(duì)于同一個(gè)電源模塊，輸出功率越小，效率越低。2.1.3熱流密度2單位面積上的傳熱量，單位W/m。2.1.4熱阻

熱量在熱流路徑上遇到的阻力，反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小，表明了1W熱量所引起的溫升大小，單位為℃/W或K/W。用熱耗乘以熱阻，即可獲得該傳熱路徑上的溫升?？梢杂靡粋€(gè)簡(jiǎn)單的模擬來解釋熱阻的意義，換熱量相當(dāng)于電流，溫差相當(dāng)于電壓，則熱阻相當(dāng)于電阻。以下是一些單板元器件熱分析使用的重要熱阻概念，這些熱阻參數(shù)一般由元器件生產(chǎn)廠商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供，可在器件的用戶說明書中查出：2.1.4.1結(jié)至空氣熱阻Rja：元器件的熱源結(jié)（junction）到周圍冷卻空氣（ambient）的總熱阻，乘以其發(fā)熱量即獲得器件溫升。2.1.4.2結(jié)至殼熱阻Rjc：元器件的熱源結(jié)到封裝外殼間的熱阻，乘以發(fā)熱量即獲得結(jié)與殼的溫差。2.1.4.3結(jié)至板熱阻Rjb：元器件的結(jié)與PCB板間的熱阻，乘以通過單板導(dǎo)熱的散熱量即獲得結(jié)與單板間的溫差。2.1.5導(dǎo)熱系數(shù)表征材料導(dǎo)熱性能的參數(shù)指針，它表明單位時(shí)間、單位面積、負(fù)的溫度梯度下的導(dǎo)熱量，單位為W/m.K或W/m.℃2.1.6對(duì)流換熱系數(shù)

反映兩種介質(zhì)間對(duì)流換熱過程的強(qiáng)弱，表明當(dāng)流體與壁面的溫差為1℃22位時(shí)間通過單位面積的熱量，單位為W/m.K或W/m.℃2.1.7層流與紊流(湍流)

層流指流體呈有規(guī)則的、有序的流動(dòng)，換熱系數(shù)小，熱阻大，流動(dòng)阻力小；

紊流指流體呈無規(guī)則、相互混雜的流動(dòng)，換熱系數(shù)大，熱阻小，流動(dòng)阻力大。層流與紊流狀態(tài)一般由雷諾數(shù)來判定。在熱設(shè)計(jì)中，盡可能讓熱耗大的關(guān)鍵元器件周圍的空氣流動(dòng)為紊流狀態(tài)，因?yàn)槲闪鲿r(shí)的換熱系數(shù)會(huì)是層流流動(dòng)的數(shù)倍。2.1.8流阻

反映流體流過某一通道時(shí)所產(chǎn)生的靜壓差。單位帕斯卡或In.water2.1.9黑度

實(shí)際物體的輻射力和同溫度下黑體的輻射力之比，在0~1之間。它取決于物體種類、表面狀況、表面溫度及表面顏色。表面粗糙，無光澤，黑度大，輻射散熱能力強(qiáng)。2.1.11雷諾數(shù)Re(Reynlods)

雷諾數(shù)的大小反映了空氣流動(dòng)時(shí)的慣性力與粘滯力的相對(duì)大小，雷諾數(shù)是說明流體流態(tài)的一個(gè)相似準(zhǔn)則數(shù)。其定義一般為式中u為空氣流速，單位m/s；D為特征尺寸，單位m，根據(jù)具體的對(duì)象結(jié)構(gòu)情況取2值；為運(yùn)動(dòng)粘度，單位m/s。2.1.12普朗特?cái)?shù)Pr(Prandtl)

普朗特?cái)?shù)是說明流體物理性質(zhì)對(duì)換熱影響的相似準(zhǔn)則數(shù)?？諝獾腜r數(shù)可直接根據(jù)定性溫度從物性表中查出。2.1.13努謝爾特?cái)?shù)Nu(Nusseltl)

反映出同一流體在不同情況下的對(duì)流換熱強(qiáng)弱，是一個(gè)說明對(duì)流換熱強(qiáng)弱的相似準(zhǔn)則數(shù)。其定義一般為2h為換熱系數(shù)，單位W/m.℃；D為特征尺寸；為導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/m.℃。2.1.14通風(fēng)機(jī)的特性曲線

指通風(fēng)機(jī)在某一固定轉(zhuǎn)速下工作，靜壓隨風(fēng)量變化的關(guān)系曲線。當(dāng)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口完全被睹住時(shí)，風(fēng)量為零，靜壓最高；當(dāng)風(fēng)機(jī)不與任何風(fēng)道連接時(shí)，其靜壓為零，而風(fēng)量達(dá)到最大2.1.15系統(tǒng)的阻力特性曲線

系統(tǒng)(或風(fēng)道)的阻力特性曲線：是指流體流過風(fēng)道所產(chǎn)生的壓降隨空氣流量變化的關(guān)系曲線，與流量的平方成正比。2.1.16通風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)

系統(tǒng)(風(fēng)道)的特性曲線與風(fēng)機(jī)的靜壓曲線的交點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。2.1.17速度頭一般使用空氣的動(dòng)壓頭來作為電子設(shè)備機(jī)箱壓降的慣用基準(zhǔn)，其定義為為空氣密度，u為空氣流速。風(fēng)道中空氣的靜壓損失就由速度頭乘以阻力損失系數(shù)獲得。2.2熱量傳遞的基本方式及傳熱方程式

熱量傳遞有三種方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射，它們可以單獨(dú)出現(xiàn)，也可能兩種或三種形式同時(shí)出現(xiàn)2.2.1導(dǎo)熱的基本方程：導(dǎo)熱是在同一種介質(zhì)中由于存在溫度梯度所產(chǎn)生的傳熱現(xiàn)象。

(2-1)2

λ導(dǎo)熱系數(shù)，W/m.K或W/m.℃;

A導(dǎo)

導(dǎo)熱方向上的截面面積，m

x方向上的溫度變化率，℃;

R導(dǎo)

導(dǎo)熱熱阻,℃/W根據(jù)方程的形式，可以看出，要增強(qiáng)散熱量，減小溫升，可以增加導(dǎo)熱系數(shù)，選用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，如銅（約360W/m℃）或鋁（約160W/m℃）；增加導(dǎo)熱方向上的截面積；減小導(dǎo)熱方向上的路徑。2.2.2對(duì)流的基本方程：對(duì)流是由流體與流體流經(jīng)的固體表面之間存在的溫差產(chǎn)生的換熱現(xiàn)象。

(2-2)222

h對(duì)流換熱系數(shù)，W/m.K或W/m.℃;

A對(duì)

有效對(duì)流換熱面積，m

tw熱表面溫度，℃;

ta冷卻空氣溫度，℃;

R對(duì)流

對(duì)流熱阻,℃/W由方程可見，要增強(qiáng)對(duì)流換熱，可以加大換熱系數(shù)和換熱面積。2.2.3輻射的基本方程：系統(tǒng)黑度，

ε1，ε2分別為高溫物體表面（如發(fā)熱器件）和低溫物體表面（如機(jī)殼內(nèi)表面）的黑度;

F12表面1到表面2的角系數(shù)。即表面1向空間發(fā)射的輻射落到表面2的百分?jǐn)?shù)。2

A1物體1的有效輻射面積，m;

T1,T2--分別為物體1和物體2的絕對(duì)溫度，K由方程可見，要增加輻射換熱，可以提高熱源表面的黑度和到冷表面的角系數(shù)，增加表面積。2.3增強(qiáng)散熱的方式以下一些具體的散熱增強(qiáng)方式，其實(shí)就是根據(jù)上述三種基本傳熱方程來增加散熱量的：2.3.1增加有效散熱面積。如在芯片表面安裝散熱器；將熱量通過引線或?qū)峤^緣材料導(dǎo)到PCB板中，利用周圍PCB板的表面散熱。2.3.2增加流過表面的風(fēng)速，可以增加換熱系數(shù)。2.3.3破壞層流邊界層，增加擾動(dòng)。紊流的換熱強(qiáng)度是層流的數(shù)倍，抽風(fēng)時(shí)，風(fēng)道橫截面上速度分布比較均勻，風(fēng)速較低，一般為層流狀態(tài)，換熱避面上的不規(guī)則凸起可以破壞層流狀態(tài)，加強(qiáng)換熱，針狀散熱器和翅片散熱器的換熱面積一樣，而換熱量卻可以增加30%，就是這個(gè)原因。吹風(fēng)時(shí)，風(fēng)扇出口風(fēng)速分布不均，有主要流動(dòng)方向，局部風(fēng)速較高，一般為紊流狀態(tài)，局部換熱強(qiáng)烈，但要注意回流低速區(qū)換熱較差。2.3.4盡量減小導(dǎo)熱接口的接觸熱阻。在接觸面可以使用導(dǎo)熱硅膠（絕緣性能好）或鋁箔等材料。2.3.5設(shè)法減小散熱熱阻。在屏蔽盒等封閉狹小空間內(nèi)的單板器件主要通過空氣的受限自然對(duì)流和導(dǎo)熱、輻射散熱，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以熱阻很大。如果將器件表面和金屬殼內(nèi)側(cè)通過導(dǎo)熱絕緣墊接觸，則熱阻將大大降低，減小溫升。

第三章

自然對(duì)流換熱當(dāng)發(fā)熱表面溫升為40℃或更高時(shí)，如果熱流密度小于0.04W/cm

過自然對(duì)流的方式冷卻，不必使用風(fēng)扇。自然對(duì)流主要通過空氣受熱膨脹產(chǎn)生的浮升力使空氣不斷流過發(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)通過自然對(duì)流足以散熱，應(yīng)盡量不使用風(fēng)扇。3.1自然對(duì)流熱設(shè)計(jì)要考慮的問題如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，元器件溫升過高，將不得不采用風(fēng)扇。合理全面的自然對(duì)流熱設(shè)計(jì)必須考慮如下問題：3.1.1元器件布局是否合理。在布置元器件時(shí)，應(yīng)將不耐熱的組件放在靠近進(jìn)風(fēng)口的位置，而且位于功率大、發(fā)熱量大的元器件的上游，盡量遠(yuǎn)離高溫組件，以避免輻射的影響，如果無法遠(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；將本身發(fā)熱而又耐熱的組件放在靠近出風(fēng)口的位置或頂部；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)口的位置，但如果不能承受較高溫度，也要放在進(jìn)風(fēng)口附近，注意盡量與其它發(fā)熱組件和熱敏組件在空氣上升方向上錯(cuò)開位置；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)各組件的參數(shù)和使用要求綜合確定。3.1.2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。一些具體的參考距離尺寸如下：3.1.2.1對(duì)相鄰的兩垂直發(fā)熱表面，d/L=0.25，如圖3-1-(a)所示;3.1.2.2對(duì)相鄰的垂直發(fā)熱表面與冷表面間距,dmin=2.5mm,如圖3-1-(b)所示;3.1.2.3.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,如圖3-1-(c)所示;3.1.2.4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,如圖3-1-(d)所示;3.1.2.5對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的水平底面之間,d/D=0.65,如圖3-1-(e)所示;圖3自然對(duì)流時(shí)元器件排列的距離關(guān)系豎直放置的電路板上的組件與相鄰單板之間的間隙至少為19mm。進(jìn)出風(fēng)口應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，避免氣流短路，通風(fēng)口盡量對(duì)準(zhǔn)散熱要求高的組件。3.1.3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23~10W/m℃，組件表面積很小或空間較小無法充分對(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）將組件與機(jī)殼或冷板相連，將熱量通過更大的表面積散掉。3.1.4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)溫升過高，可以設(shè)計(jì)或選用散熱器以增加散熱表面，設(shè)計(jì)選用方法見第5章。3.1.5是否充分運(yùn)用了輻射的傳熱途徑。高溫組件可以通過輻射將部分熱量傳遞給機(jī)殼，機(jī)殼對(duì)輻射熱的吸收強(qiáng)度和表面的黑度成正比。表面粗糙度越高，黑度越高，而顏色對(duì)黑度的影響并不如人們一般認(rèn)為的那樣明顯。當(dāng)機(jī)殼表面涂漆，黑度可以達(dá)到很高，接近1。在一個(gè)密閉的機(jī)盒中，機(jī)殼內(nèi)外表面涂漆比不涂漆時(shí)組件溫升平均將下降10%左右。3.1.6其它的冷卻技術(shù)。如果高熱流密度元器件附近的空間有限，無法安裝大散熱器，可以采用冷管，將熱量導(dǎo)到其它有足夠空間安裝散熱器的位置。綜合考慮上述問題時(shí)，將會(huì)有許多不同的結(jié)構(gòu)布局方案，用一般的理論公式較難分析有限空間的復(fù)雜流動(dòng)和換熱，也難以比較方案的好壞。最好采用熱設(shè)計(jì)仿真分析軟件對(duì)機(jī)箱/盒建模劃分網(wǎng)格并計(jì)算，然后可以方便地改動(dòng)布局方案再次計(jì)算，比較不同方案的計(jì)算結(jié)果，即可獲得最佳的或滿足要求的方案。國外許多通信公司都采用這種軟件幫助新產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)，使一些產(chǎn)品避免采用風(fēng)扇散熱。3.2自然對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算電子設(shè)備的自然對(duì)流通常屬于層流狀態(tài)，可以采用如下實(shí)驗(yàn)關(guān)系型計(jì)算

(3-1)C常數(shù)，取決于加熱面的形狀與位置，由表3-1查出2g重力加速度，9.8m/s

空氣體積膨脹系數(shù)，1/℃2Pr普朗特?cái)?shù)

空氣運(yùn)動(dòng)粘度，m/s壁面與空氣的溫差

l特征尺寸，m，計(jì)算方法由表3-1查出空氣導(dǎo)熱系數(shù)，W/m℃式中屬于空氣物性的參數(shù)可根據(jù)定性溫度從空氣物性表查出，定性溫度可取壁面溫度與空氣溫度的算術(shù)平均值。由于空氣物性在常溫范圍內(nèi)隨溫度的變化不大，為方便使用，將40℃

(3-2)表3-1

常數(shù)C的典型值與特征尺寸的取值方法加熱面的形狀與位置C特征尺寸l垂直的板、圓柱體、管0.56垂直高度（如果大于0.6m，則取0.6）水平的圓柱體或管0.52直徑水平板，加熱面朝上0.52水平板，加熱面朝下0.26形狀不規(guī)則的小組件或線1.45直徑（如晶體管、電阻、繼電器、小型變壓器）算例：某交換機(jī)插框電路板垂直放置，間距25.4mm，單板尺寸233.3mmX280mm（高X深），每個(gè)單板功耗為11.5W，初步估算可認(rèn)為熱耗在單板上均勻分布，空氣溫度27℃解：由于電路板面對(duì)面安裝，相互間的輻射換熱互相抵消，組件到機(jī)殼的角系數(shù)很小，輻射可以忽略。插框采用塑料滑道，導(dǎo)熱可以忽略。單板主要換熱方式為對(duì)流，可采用式2-2計(jì)算式中換熱系數(shù)h可按垂直平板的情況由式3-2計(jì)算，查表3-1，C為0.56，特征尺寸l為單板高0.233m，將參數(shù)代入式3-3，得解得，故單板平均溫度為。電子組件的引線穿過電路板，在背面與印制敷銅導(dǎo)線用錫焊焊牢，部分熱量將通過引線導(dǎo)到單板的背面。實(shí)驗(yàn)表明，PCB板背面能增加有效傳熱面積約達(dá)30%。將上面計(jì)算中使用的面積增大為1.3倍，單板溫度為55.3℃注意到單板的平均熱流密度為，一般初步估計(jì)分析對(duì)象是否可以采用自然對(duì)流散熱的方式時(shí)，可以先根據(jù)其熱流密度是否小于20.04W/cm來判斷。

第四章

強(qiáng)迫對(duì)流換熱-風(fēng)扇冷卻當(dāng)散熱面熱流密度超過0.08W/cm，就必須采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式散熱。強(qiáng)迫風(fēng)冷在我公司產(chǎn)品中應(yīng)用最多。有時(shí)盡管不用風(fēng)扇可以散熱，但散熱器和機(jī)箱體積會(huì)很大，采用風(fēng)扇冷卻可以將體積減小許多。4.1風(fēng)道的設(shè)計(jì)強(qiáng)迫風(fēng)冷中風(fēng)道的設(shè)計(jì)非常重要。以下是設(shè)計(jì)的一些基本原則：盡量采用直通風(fēng)道，避免氣流的轉(zhuǎn)彎。在氣流急劇轉(zhuǎn)彎的地方，應(yīng)采用導(dǎo)風(fēng)板使氣流逐漸轉(zhuǎn)向，使壓力損失達(dá)到最小。盡量避免驟然擴(kuò)展和驟然收縮。進(jìn)出風(fēng)口盡量遠(yuǎn)離，防止氣流短路。在機(jī)柜的面板、側(cè)板、后板沒有特別要求一般不要開通風(fēng)孔，防止氣流短路。為避免上游插框的熱量帶入下游插框，影響其散熱，可以采用獨(dú)立風(fēng)道，分開散熱。風(fēng)道設(shè)計(jì)應(yīng)保證插框單板或模塊散熱均勻，避免在回流區(qū)和低速區(qū)產(chǎn)生熱點(diǎn)。對(duì)于并聯(lián)風(fēng)道應(yīng)根據(jù)各風(fēng)道散熱量的要求分配風(fēng)量,避免風(fēng)道阻力不合理布局要避免風(fēng)道的高低壓區(qū)的短路4.2抽風(fēng)與吹風(fēng)的區(qū)別4.2.1吹風(fēng)的優(yōu)缺點(diǎn)a.風(fēng)扇出口附近氣流主要為紊流流動(dòng)，局部換熱強(qiáng)烈，宜用于發(fā)熱器件比較集中的情況，此時(shí)必須將風(fēng)扇的主要出風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)集中的發(fā)熱組件。b.吹風(fēng)時(shí)將在機(jī)柜內(nèi)形成正壓，可以防止縫隙中的灰塵進(jìn)入機(jī)柜/箱。c.風(fēng)扇將不會(huì)受到系統(tǒng)散熱量的影響，工作在在較低的空氣溫度下，風(fēng)扇壽命較長(zhǎng)。d.由于吹風(fēng)有一定方向性，對(duì)整個(gè)插框橫截面上的送風(fēng)量會(huì)不均勻。e.在風(fēng)扇HUB附近和并聯(lián)風(fēng)扇之間的位置有部分回流和低速區(qū)，換熱較差，最好將風(fēng)扇與插框保持50mm以上的間距，使送風(fēng)均勻化。4.2.2抽風(fēng)的特點(diǎn)a.送風(fēng)均勻，適用于發(fā)熱器件分布比較均勻，風(fēng)道比較復(fù)雜的情況。b.進(jìn)入風(fēng)扇的流動(dòng)主要為層流狀態(tài)。c.風(fēng)扇將在出風(fēng)口高溫氣流下工作，壽命會(huì)受影響。d.機(jī)柜內(nèi)形成負(fù)壓，縫隙中的灰塵將進(jìn)入機(jī)柜/箱。4.3風(fēng)扇選型設(shè)計(jì)4.3.1風(fēng)扇的種類通信產(chǎn)品中運(yùn)用的風(fēng)扇有軸流（Axial）、離心（Radial）、混流（Mixed-flow）三種，它們的典型特性曲線見圖4-1圖4-133圖中橫坐標(biāo)表示風(fēng)量，單位有m/h、m/min、CFM（立方英尺/分鐘，-431CFM=4.72X10m/s）?？v坐標(biāo)表示風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓，單位有Pa、in.ofwater(=249Pa)、mmH2o(=9.8Pa)。由圖中可以看出，要使風(fēng)扇的風(fēng)量越大，其產(chǎn)生的靜壓就越小，用于克服風(fēng)道阻力的能力就越小。從圖中的對(duì)比可以看出，軸流風(fēng)扇風(fēng)量大、風(fēng)壓低，曲線中間的平坦轉(zhuǎn)折區(qū)為軸流風(fēng)扇特有的不穩(wěn)定工作區(qū)，一般要避免風(fēng)扇工作在該區(qū)域。最佳工作區(qū)在低風(fēng)壓、大流量的位置（曲線的后1/3段）。如果系統(tǒng)的阻力比較大，也可以利用高風(fēng)壓、低流量的工作區(qū)（曲線的前1/3段），但要注意風(fēng)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)值。離心風(fēng)扇的進(jìn)、出風(fēng)方向垂直，其特點(diǎn)為風(fēng)壓大、風(fēng)量低，最好工作在曲線中壓力較高的區(qū)域。混流風(fēng)扇的特點(diǎn)介于軸流和離心之間，出風(fēng)方向與進(jìn)風(fēng)有一傾斜角度，則風(fēng)量可以立即擴(kuò)散到

插框的各個(gè)角落，而且風(fēng)壓與風(fēng)量都比較大，但風(fēng)扇HUB直徑較大，正對(duì)HUB的部分風(fēng)速很低，回流比較嚴(yán)重。目前公司除極個(gè)別產(chǎn)品采用混流風(fēng)扇外，一般都采用軸流風(fēng)扇。我公司采用的風(fēng)扇產(chǎn)品主要有NMB、PAPST、DELTA、SONON，其中PAPST的風(fēng)扇雖然性能好，但在商務(wù)采購上評(píng)級(jí)為D，不推薦采用。NMB用得較多，DELTA樣品供貨較快。4.3.2風(fēng)扇與系統(tǒng)的匹配空氣流過風(fēng)道將產(chǎn)生壓力損失。系統(tǒng)的壓力損失有沿程阻力損失和局部阻力損失。沿程損失是由氣流相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力及氣流與壁面或單板的摩擦所引起的。局部阻力損失是氣流方向發(fā)生變化或風(fēng)道截面發(fā)生突變所引起的損失。不管哪種損失，均和當(dāng)?shù)仫L(fēng)速的平方成正比，如局部壓力損失由下式計(jì)算

(4-1)式中為阻力系數(shù)，為空氣密度，v為風(fēng)速。以下是一些典型的局部阻力系數(shù)表4-1典型局部阻力系數(shù)說明空氣由環(huán)境大空間進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口（流動(dòng)突縮）1空氣由出風(fēng)口進(jìn)入環(huán)境大空間（流動(dòng)突擴(kuò)）1空氣經(jīng)過90°轉(zhuǎn)彎1.5流通面積率為0.3的通孔板(0.01<板厚/孔徑<0.2)18流通面積率為0.5的通孔板(0.01<板厚/孔徑<0.2)4流通面積率為0.7的通孔板(0.01<板厚/孔徑<0.2)1系統(tǒng)的壓力損失與風(fēng)量呈拋物線關(guān)系，風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓必須克服阻力損失，將風(fēng)扇的特性曲線與系統(tǒng)的特性曲線畫在同一張圖中，兩條曲線的交點(diǎn)即為風(fēng)扇與系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖4-2所示圖中表明風(fēng)扇在該系統(tǒng)中工作時(shí)的風(fēng)量為35m/s，產(chǎn)生的靜壓為30Pa，系統(tǒng)的壓力損失為30Pa。如果工作點(diǎn)顯示的風(fēng)量不滿足設(shè)計(jì)要求，則需要選擇其它型號(hào)的風(fēng)扇來匹配，或設(shè)法降低系統(tǒng)阻力，增加風(fēng)量。4.3.3風(fēng)扇的串并聯(lián)在機(jī)柜/箱中一般為保證送風(fēng)均勻和足夠的風(fēng)量，采用風(fēng)扇并聯(lián)使用的方式。風(fēng)扇并聯(lián)時(shí)的特性曲線理論上為各風(fēng)扇曲線的橫向迭加，如圖4-3所示，實(shí)際上一般會(huì)比理想曲線略低。由圖中可以看出，兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)使用產(chǎn)生的風(fēng)量并不是僅采用一個(gè)風(fēng)扇時(shí)產(chǎn)生風(fēng)量的兩倍，可能只增加30%，這和系統(tǒng)阻力特性曲線在工作點(diǎn)附近的斜率大小有關(guān)。如果系統(tǒng)阻力較大，阻力特性曲線較陡，當(dāng)風(fēng)扇并聯(lián)的數(shù)目多到一定程度時(shí)，并不能明顯增加風(fēng)量。一般建議橫向上并聯(lián)風(fēng)扇數(shù)目不要超過3個(gè)，如果插框較寬，可以用4個(gè)，縱向上除非插框很深，一般只用一排。當(dāng)機(jī)柜/箱的阻力較大時(shí)，可以采用風(fēng)扇串聯(lián)使用的方式。風(fēng)扇串聯(lián)時(shí)的特性曲線理論上為各風(fēng)扇曲線的縱向迭加，如圖4-4所示，實(shí)際曲線一般會(huì)比理論曲線略低圖4-4風(fēng)扇的串聯(lián)特性曲線4.3.4在實(shí)際安裝情況下風(fēng)扇特性曲線的改變風(fēng)扇安裝在系統(tǒng)中，由于結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口常常會(huì)受到各種阻擋，其性能曲線會(huì)發(fā)生變化，如圖4-5所示。由圖中可以看出，風(fēng)扇的進(jìn)出風(fēng)口最好與阻擋物有40mm的距離，如果有空間限制，也應(yīng)至少有20mm。圖4-5風(fēng)扇特性曲線隨阻擋物的距離發(fā)生的變化4.3.5風(fēng)扇的噪音問題風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音與風(fēng)扇的工作點(diǎn)或風(fēng)量有直接關(guān)系，如圖4-6所示，對(duì)于軸流風(fēng)扇在大風(fēng)量，低風(fēng)壓的區(qū)域噪音最小，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)在高風(fēng)壓，低風(fēng)量的區(qū)域噪音最小，這和風(fēng)扇的最佳工作區(qū)是吻合的。注意不要讓風(fēng)扇工作在高噪音區(qū)。風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口受阻擋所產(chǎn)生的噪音比其出風(fēng)口受阻擋產(chǎn)生的噪音大好幾倍，所以一般應(yīng)保證風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口離阻擋物至少30mm的距離，以免產(chǎn)生額外的噪音。對(duì)于風(fēng)扇冷卻的機(jī)柜，在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房?jī)?nèi)噪音不得超過55dB，在普通民房?jī)?nèi)不得超過65dB。對(duì)于不得不采用大風(fēng)量，高風(fēng)壓風(fēng)扇從而產(chǎn)生較大噪音的情況，可以在機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、前后門內(nèi)側(cè)、風(fēng)扇框面板、側(cè)板等處在不影響進(jìn)風(fēng)的條件下貼吸音材料，吸音效果較好的材料主要是多孔介質(zhì)，如玻璃棉，厚度越厚越好。將風(fēng)扇框置于插框之間比置于機(jī)柜的頂部或底部時(shí)噪音將略低，即插滿單板或模塊的插框有部分消音作用。有時(shí)由于沒有合適的風(fēng)機(jī)而選擇了轉(zhuǎn)速較高的風(fēng)機(jī)，在保證設(shè)計(jì)風(fēng)量的條件下，可以通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的電壓或其它方式降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)扇的噪音。當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n變化不超過±10%時(shí)，相應(yīng)的噪音降低變化為式中n2為原轉(zhuǎn)速，n1為調(diào)低后的轉(zhuǎn)速。圖4-6風(fēng)扇噪音隨風(fēng)量的變化4.4機(jī)柜/箱強(qiáng)迫風(fēng)冷設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步的熱分析，先根據(jù)結(jié)構(gòu)情況依據(jù)4.1的原則進(jìn)行風(fēng)道設(shè)計(jì)。然后估算機(jī)箱冷卻所需的空氣流量和相應(yīng)的壓降，據(jù)此進(jìn)行風(fēng)扇的選型和確定風(fēng)扇的個(gè)數(shù)。根據(jù)風(fēng)扇的位置和風(fēng)道情況，將發(fā)熱組件和熱敏組件盡可能地布置在合適的位置，保證這些位置的風(fēng)速較高，避開回流區(qū)和低速區(qū)。然后對(duì)具體熱流密度比較高的器件進(jìn)行溫升校核計(jì)算（見第五章），必要的話進(jìn)行散熱器設(shè)計(jì)（見第5章）。機(jī)柜/箱級(jí)計(jì)算的步驟如下：第一步：確定風(fēng)道形式和風(fēng)道尺寸，了解系統(tǒng)總熱耗Q和各單板熱耗Qi，環(huán)境溫度Ta。第二步：估計(jì)機(jī)柜/箱空氣進(jìn)出口溫差。經(jīng)驗(yàn)表明機(jī)柜直通風(fēng)道的一般在8℃~15℃，臺(tái)式機(jī)箱或插框單獨(dú)風(fēng)道的一般在5℃計(jì)算冷卻空氣的體積流量，即風(fēng)量（m3/s）(4-2)為空氣的定壓?u>熱齲Ｎ孿攣?005W/kg℃。為空氣密度，常溫下為1.16kg/m3。Q為系統(tǒng)總熱耗（W）。粗略估算時(shí)由上式即可獲得所需風(fēng)量。除以風(fēng)道流通截面積即可獲得平均風(fēng)速。對(duì)于機(jī)柜插框單板間的風(fēng)速，經(jīng)驗(yàn)表明，一般在1m/s~2m/s之間。如果功耗較小，有時(shí)僅需0.5m/s，如果功耗很大時(shí)，有時(shí)需要2~3m/s。第三步：根據(jù)風(fēng)道結(jié)構(gòu)與單板阻力情況和空氣流速，估算空氣總壓降?？諝饩植繅航档挠?jì)算公式為(4-3)為速度頭，空氣速度v由流量和風(fēng)道橫截面積計(jì)算，為局部壓力損失系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定或憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。第四步：根據(jù)估算獲得的單板風(fēng)速和空氣溫升進(jìn)行主要大功率元器件與熱敏組件的溫升校核計(jì)算，具體見第五章。如果部分元器件無法滿足散熱要求，則需要提高風(fēng)速，增加風(fēng)量，或進(jìn)行電氣或結(jié)構(gòu)方面的方案改進(jìn)，或增加散熱器，直到所以元器件的溫升均滿足要求為止。

第五章單板元器件安全性熱分析5.1元器件溫升校核計(jì)算4.4節(jié)中確定的風(fēng)量?jī)H僅是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的大致估算值，為保證元器件的安全散熱，需要具體校核大功率元器件與熱敏組件的結(jié)溫在強(qiáng)迫風(fēng)冷下是否工作在安全溫度下，首先得獲得如下數(shù)據(jù)：所以較大功率元器件的耗散功率Q（額定值），結(jié)點(diǎn)（junction）的安全工作溫度范圍（最大值和推薦值），結(jié)至冷卻空氣熱阻Rja，結(jié)至殼熱阻Rjc，結(jié)至板熱阻Rjb，封裝方式，散熱表面外形尺寸（以上參數(shù)一般在元器件供貨商提供的用戶手冊(cè)中可以查到），PCB板的層數(shù)，流過元器件的空氣溫度和速度（由4.4節(jié)系統(tǒng)級(jí)估算獲得）?？疾旖Y(jié)溫是否滿足下式（Tj=Ta+􀀄Ta+Q%Rja<Tj,max

（5-1）式中環(huán)境溫度Ta的取值應(yīng)取通信產(chǎn)品相應(yīng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最高溫度或國外同類產(chǎn)品的最高工作溫度，一般室內(nèi)設(shè)備可取50℃或45℃，室外設(shè)備取據(jù)風(fēng)量和總功耗確定。如果沒有提供Rja，就需要運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算芯片表面換熱系數(shù)，并根據(jù)器件的表面散熱量計(jì)算殼體溫升(5-2)式中Q為通過殼體表面的散熱量/W，A為表面換熱面積/m2，h為表面換熱系數(shù)/W/m2℃，用下式求出(5-3)式中b和m為實(shí)驗(yàn)系數(shù)，D為特征尺寸，由表5-1查出；為空氣的導(dǎo)熱系數(shù)/W/m℃；Re為雷諾數(shù)。殼體到結(jié)點(diǎn)的溫升由下式計(jì)算Δtjc=QRjc(5-4)最終，計(jì)算出的結(jié)點(diǎn)溫度必須滿足下式Tj=Ta+ΔTa+Δtca+Δtjc<Tj,max(5-5)元器件不僅通過表面對(duì)流散熱，還通過PCB板的導(dǎo)熱傳遞熱量。PCB的各層信號(hào)層、地層和電源層都鋪有大面積的銅，綜合的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，整個(gè)PCB板就像是一塊大的平板散熱器，具有熱量均勻化的作用。所以應(yīng)盡量減小結(jié)至板的熱阻，如BGA封裝有大量鋼珠直接和板接觸，熱阻比QFP的封裝方式小。一般較難計(jì)算散熱量在這兩條散熱路徑（表面對(duì)流與PCB導(dǎo)熱）上的分配比例，但經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)于BGA和QFP這樣的封裝，表面無散熱器時(shí)，PCB導(dǎo)熱量將占總發(fā)熱量的50%或以上，表面加散熱器時(shí)，表面熱阻大幅降低，則PCB導(dǎo)熱量將減小為很小一部分。有時(shí)盡管可根據(jù)熱阻參數(shù)或經(jīng)驗(yàn)估算獲得元器件各自的結(jié)溫，但熱阻參數(shù)實(shí)際是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試安裝條件下獲得的，實(shí)際各種元器件布在單板上時(shí)相互間散熱會(huì)有一定影響，例如幾個(gè)大功率的芯片布置在較近的距離散熱會(huì)比較惡劣，實(shí)際溫升會(huì)比計(jì)算值高。而且鋪銅層數(shù)也會(huì)不一樣。所以最好在布板的同時(shí)，建立單板熱分析仿真模型，現(xiàn)在熱仿真軟件已具有EDA軟件圖形文件的接口，將*.idf文件轉(zhuǎn)換為幾何模型，然后輸入各器件的發(fā)熱量和單板的層數(shù)以及來流風(fēng)速和溫度，即可計(jì)算出單板的溫度分布與元器件溫升，確認(rèn)設(shè)計(jì)的安全性。利用仿真模型還可以考慮系統(tǒng)風(fēng)道產(chǎn)生的回流或不均勻流場(chǎng)對(duì)單板散熱的影響。如果經(jīng)過熱阻參數(shù)或仿真計(jì)算確定元器件結(jié)溫超過其最大值，則要考慮安裝散熱器，具體設(shè)計(jì)選型方法見5.3節(jié)。注：A為Reiher的研究結(jié)果，B為Hilpert的研究結(jié)果算例一：一個(gè)2N2905晶體管（TO-5殼體尺寸）在穩(wěn)定功率條件下，在50℃散功率0.25W，結(jié)點(diǎn)到殼體的熱阻為33℃/W，晶體管在90管安裝在電路板上，如圖所示，當(dāng)掠過晶體管的空氣速度為1.3m/s時(shí)，求晶體管能否正常工作。解：查得50℃水力直徑為，用下式計(jì)算雷諾數(shù)雷諾數(shù)在40~4000之間，從表1中查得，代入方程2得晶體管的表面換熱面積這種封裝方式下僅三根細(xì)導(dǎo)線與單板相連，通過單板的導(dǎo)熱量可以忽略，則晶體管表面的溫升為結(jié)點(diǎn)到殼體的溫升為

晶體管的結(jié)點(diǎn)溫度為所以在1.3m/s的冷卻空氣流速下可以保證晶體管正常工作。5.2元器件的傳熱分析5.1.1對(duì)于獨(dú)立半導(dǎo)體器件，熱源一般在PN結(jié)處。熱量從PN結(jié)出發(fā)通過熱傳導(dǎo)傳至半導(dǎo)體外殼。熱量在外殼處以三種方式繼續(xù)向外傳播。5.1.1.1以輻射方式傳向空氣5.1.1.2以對(duì)流方式傳向空氣5.1.1.3以傳導(dǎo)方式傳向附加散熱器或通過管腳（或引線）傳向PCB板5.1.1.4熱量在散熱器或PCB板處以輻射和對(duì)流方式傳向空氣傳入空氣的熱量在機(jī)箱內(nèi)以自然或強(qiáng)迫對(duì)流方式傳出機(jī)箱外，完成散熱的歷程。并在一定條件下達(dá)到熱平衡。5.1.2對(duì)于集成電路、大規(guī)模集成電路、微波半導(dǎo)體器件、混合半導(dǎo)體器件等，是多PN結(jié)元器件，熱量從PN結(jié)發(fā)出后互相作用再傳向外殼或基板（或襯底）。5.3散熱器的選型參數(shù)的確定元器件安裝散熱器后，主要散熱路徑是將熱量由殼體傳導(dǎo)給散熱器，由散熱器通過對(duì)流的方式與冷卻空氣換熱。在散熱器選型設(shè)計(jì)時(shí)，可以先忽略通過與PCB板的接觸傳導(dǎo)的熱量，這本身將給設(shè)計(jì)留有一個(gè)裕度。熱阻、溫升、散熱量三者的關(guān)系可通過圖5-1的熱電模擬圖清楚地表達(dá)圖5-1元器件-散熱器組裝熱阻網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖Qt元器件的典型熱耗，W。Tj元器件的結(jié)溫（Junctiontemp.），即發(fā)熱源的溫度，℃。Rjc結(jié)到殼體的熱阻，℃/W。Rcs殼體到散熱器之間的接觸熱阻，℃/WTs散熱器基板的溫度，℃。Rsa散熱器的熱阻，℃/W。Ta冷卻空氣的溫度，℃/W。由上圖可以得出如下關(guān)系式(5-6)其中Qt和Rjc由芯片廠商提供，要使Tj<Tj,max，必須滿足下式Rsa+Rcs<(5-7)Tj,max?TaQ?Rjc只要接觸良好，一般接觸熱阻較小。接觸面積、接觸壓力、接觸介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)越大，接觸介質(zhì)厚度越薄，接觸熱阻越小。一般可在接觸面涂上導(dǎo)熱硅脂，或墊一層鋁箔，或使用導(dǎo)熱絕緣雙面膠降低接觸熱阻。對(duì)于一般的24X24左右的芯片，表面涂有均勻的薄層導(dǎo)熱硅膠，接觸熱阻可以取0.5℃/W在其它參數(shù)已確定的情況下，由式5-7計(jì)算出散熱器的熱阻，即可進(jìn)行選型。一般國外的散熱器供貨商會(huì)提供散熱器的強(qiáng)迫風(fēng)冷熱阻特性曲線，如圖5-3所示200400600800風(fēng)速(LFM)圖5-3奔騰166芯片散熱器熱阻特性曲線LFM為英制單位in/min，200LFM約為1m/s。根據(jù)系統(tǒng)情況，估計(jì)或估算流過單板的風(fēng)速（對(duì)于一般的標(biāo)準(zhǔn)插框，如果使用直徑120mm的風(fēng)扇，風(fēng)速一般在1~2m/s左右；如果使用小風(fēng)扇，風(fēng)速一般為0.5~1.5m/s），查得對(duì)應(yīng)的熱阻值是否滿足要求，如果過大，則需選擇更大的散熱器。公司目前使用的散熱器一般為國內(nèi)外協(xié)廠加工，廠家沒有風(fēng)洞設(shè)備，不會(huì)提供熱阻曲線，選用時(shí)可以運(yùn)用熱仿真軟件計(jì)算其散熱能力，只要提供的熱耗準(zhǔn)確，一般可以獲得準(zhǔn)確的溫升結(jié)果。5.4散熱器選用和安裝的原則5.4.1散熱器與元器件接觸的安裝平面應(yīng)光滑平整，以使與元器件有良好的緊密接觸。必要時(shí)在結(jié)合面間可加導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱脂、導(dǎo)熱墊等，以消除間隙對(duì)傳熱的不良影響。5.4.2一般應(yīng)盡量選用公司已有編碼的散熱器，以及生產(chǎn)廠家的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型材制造。若重新設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)性要好。5.4.3散熱器配置應(yīng)便于機(jī)柜內(nèi)換熱空氣的流通。減緩對(duì)空氣的過大阻礙，使機(jī)柜內(nèi)換熱空氣的流通比較均勻。但重點(diǎn)散熱元器件處應(yīng)有較大的流速?？孔匀粚?duì)流換熱時(shí)，散熱肋片長(zhǎng)度方向取垂直于地面方向?？繌?qiáng)迫空氣散熱時(shí)，應(yīng)取與氣流方向相同的方向。5.4.4在空氣流通方向上，不宜縱向近距離排列多個(gè)散熱器，由于上游的散熱器將氣流分開，下游的散熱器表面風(fēng)速將很低。應(yīng)交錯(cuò)排列，或?qū)⑸岢崞g隔錯(cuò)位。5.4.5散熱器與同一塊電路板上的其它元器件應(yīng)有適宜的距離，通過熱輻射計(jì)算，以不使其有不適宜的增溫為宜。

第六章通信產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)步驟針對(duì)公司產(chǎn)品情況和目前熱設(shè)計(jì)的狀況，初步擬定產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)的步驟如下：1.必須在產(chǎn)品開發(fā)階段即介入熱設(shè)計(jì)工作。2.在制定產(chǎn)品系統(tǒng)硬件規(guī)格需求與總體方案時(shí)期，熱設(shè)計(jì)人員了解產(chǎn)品的定位、主要配置與大體功耗，與項(xiàng)目組共同制定產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)要求與任務(wù)。同時(shí)收集國內(nèi)外同類產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的設(shè)計(jì)情況。系統(tǒng)集成方案討論時(shí)，參與制定系統(tǒng)的配置與空間安排。與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員共同制定風(fēng)道初步方案。文檔輸出：《產(chǎn)品開發(fā)熱設(shè)計(jì)總體方案》3.單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理與單板開發(fā)人員需向熱設(shè)計(jì)人員提供如下信息：3a系統(tǒng)總功耗3b各插框與模塊的總功耗3c各單板與模塊的功耗3d單板上發(fā)熱量較大的元器件與熱敏元器件的熱設(shè)計(jì)參數(shù)：典型功耗與最大功耗、工作效率、長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的最大結(jié)溫或表面溫度、熱阻參數(shù)（Rja,Rjc,Rjb）、封裝方式、表面尺寸、原配散熱器熱阻曲線。這些參數(shù)一般可以從所選元器件的用戶說明書（PDF文件）中查到。3ePCB板的初步布局，3d中的元器件可能布置的位置文檔輸出：系統(tǒng)到器件的各相關(guān)檔4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)