散热器设计的目标和基本计算方法

一、概念1、热路:由热源出发,向外传播热量的路径。

在每个路径上,必定经过一些不同的介质,热路中任何两点之间的温度差,都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻,就像电路中的欧姆定律,与电路等效关系如下。

2、热阻:在热路中,各种介质及接触状态,对热量的传递表现出的不同阻碍作用——在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。

符号——Rth 单位——℃/W。

稳态热传递的热阻计算: Rth= (T1-T2)/PT1——热源温度(无其他热源)(℃)T2——导热系统端点温度 (℃)热路中材料热阻的计算: Rth=L/(K·S)3、导热率:是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时,单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。

符号——K or λ 单位—— W/m-K,二、热设计的目标1、 确保任何元器件不超过其最大工作结温(Tjmax)推荐:器件选型时应达到如下标准民用等级:Tjmax≤150℃工业等级:Tjmax≤135℃军品等级:Tjmax≤125℃航天等级:Tjmax≤105℃以电路设计提供的,来自于器件手册的参数为设计目标2、 温升限值器件、内部环境、外壳:△T≤60℃器件每升高2℃,可靠性下降10%;器件温升为50℃时,寿命只有温升25℃的1/6,电解电容温升超过10℃,寿命下降1/2。

三、计算1、 TO220封装+散热器结温计算热路分析热传递通道:管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a注:因Rthca较大,忽略不影响计算,故可省略。

Rthja≈Rthjc+Rthcs+Rthsa≈(T结温-T环温)/P条件Rthjc——器件手册查询Rthcs——材料热阻:Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度/(K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积)Rthsa——散热器热阻曲线图查询计算T结温=(Rthjc+Rthcs+Rthsa)·P+T环温<手册推荐结温注:注意单位统一;判定结温温升限值是否符合。

散热器热阻计算(参见上图)散热器的热阻一般可在由厂家提供的热阻曲线上标出,也可通过测试得出。

测试在被测散热器上安装一发热器(or组)件,固定一个风速(M/S),测量进、出风温度,通过计算,得出该条件下的Rthsa。

设定一组风速,得出的不同Rthsa值,绘制出该散热器的热阻曲线,不同长度的散热器,可得到不同的曲线。

条件T进风——进口温度T出风——相同风速下的出口温度P——电路设计计算的,发热器(or组)件的功耗计算Rthsa=(T出风-T进风)/P注:亦可根据已有条件,如管芯的△T和功耗,计算出所需散热器的热阻上限,在热阻曲线图上选用足够尺寸的散热器。

2、共用同一散热器(见下图)分析对于散热器而言,总的传热功耗为:P总=Pj1+Pj2那么散热器的温升为:△T散热器=Rthsa·(Pj1+Pj2)每只管子的传热路径中,热阻引起的温升为△Tj1=(Rthjc1+Rthcs1)·Pj1△Tj2=(Rthjc2+Rthcs2)·Pj2热路中,所有温升之和加上环境温度就是最大结温,即Tjmax1=△Tj1+△T散热器+T环境Tjmax2=△Tj2+△T散热器+T环境条件Pj1——电路设计计算Pj2——电路设计计算Rthjc1——器件手册查询Rthjc2——器件手册查询Rthcs1——材料热阻:Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度/(K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积)Rthcs2——材料热阻:Rth绝缘垫=L绝缘垫厚度/(K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积)Rthsa——散热器热阻曲线图查询T环境——任务指标中的工作环境要求计算J1的最大结温:Tjmax1=(Rthjc1+Rthcs1)·Pj1+Rthsa·(Pj1+Pj2)+T环境J2的最大结温:Tjmax2=(Rthjc2+Rthcs2)·Pj2+Rthsa·(Pj1+Pj2)+T环境注: 判定计算出的最大结温,是否小于手册推荐结温;判定结温温升限值是否符合;注意计算时单位要统一。

经验1、热路的分析和计算,由于影响因素较为复杂,可以忽略一些影响小的参数,来简化计算,但一定要注意影响趋势的方向,是有利于传热的,可以作为设计余量储备,由于影响小,所以不会影响经济性。

2、还是因为影响因素复杂,理论计算是设计指导,结果一定以试验结论判定,埋点测温是最有效的验证方式。

3、电源的热设计是和电路设计密不可分的,实际情况往往因为空间问题,把散热设计到最大化,也就刚刚满足需求,郭鹏学暖通而热路的设计只能截止到外壳,外壳(或散热器)的温度怎么办?这就需要电路设计来降低功耗,甚至和客户讨论如何给电源散热,这就需要我们是否能提的出所有计算数据。

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电子散热片散热器的表面质量要求

在电子散热片散热器的设计和制造过程中,对其表面质量有着严格的要求。

首先,散热体的表面应平整无瑕,不得存在缩孔、锈蚀或裂纹等缺陷,保证其基本的结构完整性和功能性。

[1]对于平板形散热器,其金属紧固件如压板、压盖和碟形弹簧,以及水冷散热体的导电片,必须进行镀层处理,以增强其耐腐蚀性,确保长期稳定的工作性能。

[2]散热体台面的表面粗糙度Ra值需控制在3.2um以下,这意味着表面的光滑度要求极高,以提高散热效率。

平面度方面,至少要达到9级精度,确保安装精确度和散热效果。

[3, 4]特别对于在湿热带环境中使用的电力半导体器件散热器,其表面必须经过防护处理,以抵御潮湿、盐雾和霉菌的侵蚀,符合热带电力半导体器件相关的耐环境标准。

[5]散热器专用的紧固件和绝缘件需符合GBB446.3标准,即电力半导体器件用散热器绝缘件和紧固件的要求,以确保组件间的可靠连接和绝缘性能。

[6]在散热器与电力半导体器件的安装过程中,紧固力矩或紧固压力必须符合器件产品标准,以确保两者紧密贴合,防止松动和损坏。

[7]最后,平板形散热体台面的安装关键在于中心定位销,其直径应为2.5mm,高出台面1mm,这对精确安装至关重要。

[8]

钢铝复合散热器有国家标准吗?标准号是多少?

钢铝散热器标准散热器量:采暖散热器在标准工况下,单位时间内所散发出的热量。

铸铁散热器壁厚:3-3.5mm.铸铁散热器材质:国家标准规定铸铁散热器材质为铸铁100。

钢制散热器壁厚一般在1.2mm以上。

1.2mm-1.6mm为薄钢制散热器,1.8mm以上的为厚钢制散热器。

钢制散热器材质:08F.铜铝复合散热器壁厚铜:横管为0.8mm,竖管为0.6mm。

铝:0.6mm钢铝散热器暖气行业没有国家标准,有企业,行业常规性标准。

详细你参见:北京东方维拉散热器公司维拉散热器已通过ISO9001:2000国际体系认证,设计新颖独特、简洁大方、造型多变、耐高压,选用新型的纳米抗菌材料推出全新的低碳高效、纳米抗菌散热器。

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