散熱設(shè)計(jì)快速入門

1、散熱設(shè)計(jì)之實(shí)用指南散熱設(shè)計(jì)之實(shí)用指南2022-4-32內(nèi)容內(nèi)容1.傳導(dǎo)傳導(dǎo)2.輻射輻射3.對(duì)流對(duì)流4.風(fēng)冷風(fēng)冷(強(qiáng)迫對(duì)流強(qiáng)迫對(duì)流)5.瞬態(tài)熱沖擊瞬態(tài)熱沖擊6.綜合模型綜合模型7.輻射與對(duì)流綜合輻射與對(duì)流綜合8.設(shè)計(jì)示例設(shè)計(jì)示例2022-4-33傳導(dǎo)傳導(dǎo)P=T/Rth = *A*(T2-T1)/Rth= /(*A)為熱導(dǎo)體傳輸熱方向上的長(zhǎng)度為熱導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/m*KA為垂直于熱導(dǎo)體傳輸熱方向的截面積T為溫差，單位為熱量沿著熱傳導(dǎo)介質(zhì)從一端傳遞到另一端的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 2022-4-34導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱方式導(dǎo)熱方式金屬與金屬傳導(dǎo)/有硅脂1/0.5金屬陽極化傳導(dǎo)/有硅脂2/1.4鋁

2、/含90%鋁/氧化鋁225/220/16.7銅/青銅/黃銅/康銅/丙銅401/32153/70183/20.9/0.177金/銀/殷鋼/鐵317/429/11/71纖維/環(huán)氧樹脂/單層玻璃0.20.8/0.3/6.2紙板0.14瓷1.05塑料/泡沫塑料/改性塑料0.060.13/0.020.046/252022-4-35傳導(dǎo)例證傳導(dǎo)例證已知： 氧化鋁絕緣墊片厚度0.5mm，截面積2.5cm2，求熱阻。查表得=16.7W/(m*K)，則，則Rth= /(*A)=0.5*10-3/（16.7*2.5*10-4）2022-4-36輻射輻射P=5.7*10-8*E*A*（Ts4-Ta4）Rrth= T

3、/PP為熱輻射功率E為表面發(fā)射率，黑色陽極氧化E=0.7，磨光鋁E0.05A為散熱器外廓尺寸(包括葉片，不計(jì)散熱片面積)（m2）T為溫度，單位為K熱量以電磁波的形式向空間輻射的現(xiàn)象叫熱輻射熱輻射0E1，黑體輻射E=1Rrth= 0.12/A /W當(dāng)T=100，材質(zhì)為黑色陽極化鋁散熱器，材質(zhì)為黑色陽極化鋁散熱器2022-4-37表面發(fā)射率列表表面發(fā)射率列表表面處理方式表面處理方式E鋁+光滑表面，粗糙度1.60.05鋁+粗糙表面，粗糙度6.312.50.05鋁+導(dǎo)電氧化0.05鋁+黑色噴塑0.7鋁+白色噴塑0.7鋁+亮黑陽極氧化0.7鋁+噴砂黑色無光陽極氧化0.7鋁+本色陽極氧化0.6不銹鋼0.5

4、2022-4-38輻射例證輻射例證已知每邊10cm表面陽極化的黑色立方體，表面溫度Ts=120 ，環(huán)境溫度為Ta=20 ，輻射熱阻為：Rrth=0.12/(6*0.12)=2 /W2022-4-39對(duì)流對(duì)流Rcth= 1 /(h* T*V*A)h為膜層散熱系數(shù)，單位W/m*KA為熱對(duì)流通過的垂直表面積，也可是物體總表面積F為翼片間距修正系數(shù)d為垂直高度T為溫差，單位為為流體密度，為流體速度，為通道寬度，為流體黏稠度流體內(nèi)部應(yīng)各部分溫度不同而造成相對(duì)流動(dòng)的現(xiàn)象叫對(duì)流對(duì)流 Rcth= (d/ T)0.25/(1.34*A*F)當(dāng)高度d1m時(shí)雷詻數(shù)Re= */2022-4-310翼片間距修正系數(shù)翼片

5、間距修正系數(shù)一般翼片間距在1015mm2022-4-311對(duì)流例證對(duì)流例證已知有一個(gè)薄板表面溫度為120 ，環(huán)境溫度為20 ，板高10cm，寬30cm，則：Rcth=1/(1.34*2*0.1*0.3)*(0.1/100)0.25=2.2 /W2022-4-312風(fēng)冷風(fēng)冷Q=3600P/（c*T）=P/(0.335* T)T為空氣溫升，單位為空氣溫升，單位，一般為，一般為1015 c為海拔空氣比熱容，=1.026*103J/(*dm3)Q為所需的風(fēng)量，單位m3/h，取1.52倍裕量為空氣密度，=1.05kg*m3P為散熱量，單位W通過強(qiáng)迫對(duì)流手段加大空氣流動(dòng)以制冷的方法叫風(fēng)冷風(fēng)冷 2022-4

6、-313風(fēng)冷例證風(fēng)冷例證已知：已知MOSFET損耗16W，允許溫升10 ，求風(fēng)扇風(fēng)速。Q=16/(0.335*10)=4.78 m3/h考慮裕量，取風(fēng)速10m3/h，約2.7dm3/s2022-4-314瞬態(tài)熱沖擊瞬態(tài)熱沖擊Q=C*T=CT*m* T=CT*d*V*TQ為熱量，單位JCT為材料比熱容，單位Cal/(g*K)d為物體或介質(zhì)的密度g/cm3V為體積熱源在開/關(guān)機(jī)、瞬態(tài)過載等瞬態(tài)狀態(tài)下，熱傳導(dǎo)已失效所導(dǎo)致的熱過沖叫瞬態(tài)熱沖擊瞬態(tài)熱沖擊Tj(t)=Pm(t/)0.5*Rth+Ta, Pm為階躍階躍幅值假定t熱時(shí)間常數(shù)，則=*Rth*Cs/42022-4-315比熱容比熱容材質(zhì)材質(zhì)CT銅

7、0.093鐵0.105鋁0.213錫0.054鎳0.106鉬0.06銀0.0562022-4-316瞬態(tài)熱沖擊例證瞬態(tài)熱沖擊例證已知MOS管IRF14905通過啟動(dòng)時(shí)瞬時(shí)矩形功率脈沖150W，脈沖寬度20us，占空比D=0.2， 查元器件規(guī)格書中給出的瞬態(tài)阻抗曲線圖得Ztjc=0.53W/，環(huán)境溫度35 ，于是： Tj=150*0.53+35=114.5 實(shí)際上，功率脈沖一般不是矩形的，可以用幅值相等、能量（功率時(shí)間積分）相等原則求出脈沖寬度2022-4-317綜合模型綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流之綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流之綜合模型熱源空氣傳導(dǎo)熱阻對(duì)流熱阻輻射熱阻風(fēng)冷熱阻2022-4-318綜合模

8、型綜合模型瞬瞬態(tài)態(tài)模模型型階躍輸入2022-4-319輻射與對(duì)流綜合輻射與對(duì)流綜合Rrth= 0.12* T/100/Ar /WRcth= (d/ T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha= (d/ T)0.25/(1.34*Ac*F)直方形2022-4-320輻射與對(duì)流綜合輻射與對(duì)流綜合Rrth= 0.12* T/100/Ar /WRcth= (d/ T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha= (d/ T)0.25/(1.34*Ac*F)圓形2022-4-321設(shè)計(jì)示例設(shè)計(jì)示例已知器件結(jié)溫125，功耗26W，制造廠給出Rjc=0.9 /W，使用帶有硅脂的75m云母墊片（ 1.3 /W ），其綜合熱阻為0.4 /W，散熱器安裝處最差環(huán)境溫度是55 ，求散熱器到環(huán)境的熱阻為：Rf=(125-55)/26-(0.9+0.4)=1.39 /W根據(jù)熱阻可求出該散熱器型材所需的長(zhǎng)度。2022-4-322設(shè)計(jì)示例設(shè)計(jì)示例如圖散熱器，已知Ts=120 ，Ta=20，求其熱阻Rsa。有效表面積為：Ar=2*0.12*0.08+2*0.06*0.08+0.12*0.06=0.036m2翼片表面積=2*0.08*0.09+16*0.08*0.06=0.0912m2翼片間距為9mm，F(xiàn)=0.78，則Rct