散热相关几点说明

散热资料汇总为什么要进行热设计？高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C;温度过高还会造成焊点合金结构的变化一IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。热设计的目的控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。风路设计自然冷却的风路设计不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动称为自然对流。自然对流是流场温度分布不均匀导致的密度不均匀分布，在浮升力的作业下产生的流体运动过程。自然对流换热则是流体与固体壁之间因温度不同（存在温差）引起的自然对流时发生的热量交换过程。注意：参与换热的流体由于各部分温度不均匀而形成密度差，从而在重力场或者其他力场中产生浮升力所引起的对流换热现象。如烟囱效应。设计要点机柜的后门（面板）不须开通风口。底部或侧面不能漏风。应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。

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ZZ二二二二::二二:二EZZ：；二匚二；H二7二理=:二瓦流配电单兀交流配电单元1_1s□iCZ1□§□(_!口二口1胃二i匸§二i二i=§直流配电单i&强迫冷却的风路设计设计要点如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源.如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。风道的设计原则风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为圆形，也可以是正方形或长方形；•:•强迫冷却的风路设计＞典型结构OO«风道1风道2冈道3风道4•:•自然冷却的风路设计＞典型的自然冷机柜风道结构形式OC3OOoU(=□=n□・■*・•立流配电单元控帳块•整盪檀映，•益控械块送凤口心自然冷却的风路设计＞设计案例纯铜 导热系数为386.4W/（m.k）电阻率（20C）为0.018Q.mm/m黄铜自然对流换热当发热表面温升为40C或更高时，如果热流密度小于0.04W/cm2，则一般可以通过自然对流的方式冷却，不必使用风扇。自然对流主要通过空气受热膨胀产生的浮升力使空气不断流过发热表面，实现散热。这种换热方式不需要任何辅助设备，所以不需要维护，成本最低。只要热设计和热测试表明系统通过自然对流足以散热，应尽量不使用风扇。自然对流热设计要考虑的问题如果设计不当，元器件温升过高，将不得不采用风扇。合理全面的自然对流热设计必须考虑如下冋题：元器件布局是否合理。在布置元器件时，应将不耐热的元件放在靠近进风□的位置，而且位于功率大、发热量大的元器件的上游，尽量远离高温元件，以避免辐射的影响，如果无法远离，也可以用热屏蔽板（抛光的金属薄板，黑度越小越好）隔开；本身发热而又耐热的元件放在靠近出风□的位置或顶部；一般应将热流密度高的元器件放在边沿与顶部，靠近出风□的位置，

但如果不能承受较高温度，也要放在进风□附近，注意尽量与其他发热元件和热敏元件在空气上升方向上错开位置；大功率的元器件尽量分散布局，避免热源集中；不同大小尺寸的元器件尽量均匀排列，使风阻均布，风量分布均匀。单板上元器件的布局应根据各元件的参数和使用要求综合确定。是否有足够的自然对流空间。元器件与元器件之间，元器件与结构件之间应保持一定距离，通常至少13mm，以利于空气流动，增强对流换热。—些具体的参考距离尺寸如下：对相邻的两垂直发热表面，d/L=0.25对相邻的垂直发热表面与冷表面间距,dmin=2.5mm对邻近的水平发热圆柱体和冷的上表面之间,d/D=0.85对邻近的水平发热圆柱体和冷的垂直表面之间,d/D=0.7对邻近的水平发热圆柱体和冷的水平底面之间,d/D=0.65d/L-0.25热表面dmin-2.5mmd/L-0.25热表面热表面亥(a)d/D=0.85d/D=0.7i热表血d/D=0.65rDn热表面(a)d/D=0.85d/D=0.7i热表血d/D=0.65rDn热表面热表面冷表血］冷表面(d)(e)(d)图3自然对流吋元器件排列的距离关系竖直放置的电路板上的元件与相邻单板之间的间隙至少为19mm。进出风□应尽量远离，避免气流短路，通风□尽量对准散热要求高的元件。是否充分运用了导热的传热途径。由于自然对流的换热系数很低，一般为3~10W/m2C，元件表面积很小或空间较小无法充分对流时，散热量会很小，这时应尽量采用导热的方式，利用导热系数较高的金属或导热绝缘材料（如导热硅胶，云母，导热陶瓷，导热垫等）将元件与机壳或冷板相连，将热量通过更大的表面积散掉。使用散热器。对于个别热流密度较高的元器件，如果自然对流时温升过高，可以设计或选用散热器以增加散热表面，是否充分运用了辐射的传热途径。高温元件可