功率器件热管散热器介绍
热管散热器工作原理
热管散热器工作原理
热管散热器是一种高效的散热装置，它利用热管的热传导和相变特性来有效地转移和散发热量。
热管散热器由一个闭合的金属管路构成，内部充满了一定量的工作流体（通常为液态或气态）。
其主要工作原理可分为四个步骤：蒸发、传热、冷凝和回流。
首先，在热管的一个端口（蒸发段），流体吸热并迅速蒸发。
这个过程中，流体从液态转变为气态，吸收热量，将热量从热源传递给热管。
其次，蒸汽沿着热管内壁的空间传递到较冷的区域，这个区域称为传热段。
在传热段，蒸汽释放热量，传递给热管的外壁。
这个过程通过热传导来实现，蒸汽使得热量沿着热管向外传递。
然后，当蒸汽接触到冷却介质（如散热片或风扇），它会散热并迅速冷凝。
冷凝过程中，蒸汽从气态转变为液态，释放出大量潜热，将热量转移到散热介质上。
最后，冷凝后的流体以液态的形式回流到热管的蒸发段。
这个回流过程由于重力或毛细管作用而实现。
回流后，流体再次吸热并蒸发，循环往复。
热管散热器的工作原理基于热传导和相变热的原理，使得热量能够从热源迅速传递到散热器的表面，并通过冷凝散热的方式转移给外部环境。
这种结构和工作原理使得热管散热器具有高效、可靠和紧凑的特点，被广泛应用于电子设备、航空航天、医疗器械等领域的散热解决方案中。
热管散热器技术原理
热管^热器技术原理现在的CPU、显卡、硬盘，甚至主板芯片组的发热量都大得惊人。
普通风冷散热器已经发展到极限了，要想继续提高散热性能只能寻求新的散热技术。
好在业界早已开发出诸如热管、液冷、半导体制冷等技术。
虽然这些技术里不乏高性能得散热方式，但是最贴合实际应用的还非热管莫数了。
热管应用于PC上还是近几年里的事，真正开始普及也就一年左右。
随着热管技术的成熟和大规模使用，现在的热管散热器已经走下神台，价格也是一落千丈，从最初的500以上，到现在不足百元的售价，的确让很多玩家为止欣喜。
但是，你知道为什么同样的热管散热器价格会有从几千元到几十元这么大的差价么？你知道热管散热器里面的各种技术和制造工艺么？下面我就和大家一起探讨一下关于热管散热器的方方面面。
热管是一种具有极高导热性能的传热元件1964年发明于美国洛斯-阿洛莫斯国家实验氢L os Alamos National Laboratory）并在上世纪60年代末达到理论研究高峰于70年代开始在工业领域大量应用。
它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。
工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。
-TH€RMACOR€ Heat PipeNotu tt dt Iht? watur 打由白hsal 即白will svaporabaatbetow 1 co u C 血白l口iht low pre骷LI怕i •馅i曲tM haalpipd.热管工作状况示意图PC散热器中应用的热管属常温热管，工艺成熟，热管内工质为水。
热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端。
当热管一段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体。
液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止。
热量由热管一端传至另外一端，这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
热管散热器的工作原理
热管散热器的工作原理
热管散热器是一种应用了热管原理的散热装置，其工作原理基于液体在低温端和高温端间的热量传导和相变。
热管由内壁光滑的密封管壳和内部充满液体的毛细管组成。
当热管的低温端暴露在需要散热的热源上时，低温端的热量会引起液体内部的汽化。
汽化产生的气体会充满整个热管，形成高压区。
气体压力差会使得气体流动至热管的高温端。
在高温端，气体接触到较低温度的环境，并且通过冷凝转化成液体状态。
液体会从高温端回流至低温端，从而完成热量传递的循环。
通过这个循环过程，热管能够将热量从热源中迅速、高效地传导至散热器的整个表面。
随着液体的汽化和冷凝循环，热量被大幅度扩散和传递，完成了高效的散热过程。
值得注意的是，热管的毛细管内部充满了液体，因此热管可以在任何方向上工作，不受重力的影响。
这使得热管散热器具有灵活性，可以应用于各种空间限制的场合。
笔记本热管散热器原理
笔记本热管散热器原理
热管散热器是一种利用热传导和相变原理进行热量传递和散热的装置。
它由一根内腔充满工作介质的金属管和散热片两部分组成。
热管的工作介质通常是低沸点的液态物质，如水、乙醇或氨等。
热管被放置在笔记本电脑的散热部件上，其中一端与热源接触，如CPU或GPU，另一端与散热片相连。
当热源部件产生热量时，热管内的工作介质会吸收热量并在低压下蒸发。
蒸发后的工作介质气体会在热管内传输到散热片部分，并在那里冷凝成液态。
液态工作介质会释放掉热量，然后再次回到热源部件处。
这样，热管内的工作介质形成了一个循环，通过传导和相变的方式将热量从热源传输到散热片，实现了热量的高效散热。
热管散热器的优势在于其高效的热传导和散热能力。
相比传统的散热铜管或风扇散热器，热管散热器具有更好的散热性能和更低的噪音水平。
由于其结构紧凑，热管散热器也可以更好地适应笔记本电脑这样的小型设备。
然而，热管散热器也有其局限性。
首先，热管散热器的散热效果会受到环境温度和散热片的散热能力的限制。
其次，热管散热器的成本较高，这也限制了其在一些低成本设备中的应用。
总的来说，热管散热器通过利用热传导和相变原理，可以实现
高效的热量传输和散热。
尽管存在一定的局限性，热管散热器在笔记本电脑等小型设备中仍然具有广泛的应用前景。
IGBT功率器件散热器详解
IGBT功率器件散热器详解IGBT器件工作时产生的热量会使芯片温度升高。
如果IGBT散热问题处理不好，就有可能使芯片温度升高到超过所允许的最高IGBT结温，从而导致器件性能恶化或失效。
若在电路设计中，进行了合理的散热设计，不但能使器件的潜力得到充分发挥，而且还能提高电路的可靠性。
因此，IGBT散热设计也是功率电子电路设计任务中不可缺少的重要环节之一。
IGBT散热设计的基本任务是，根据传热学的基本原理，为器件设计一热阻尽可能低的热流通路，使器件发出的热量能通过它尽快地发散出去，从而保证器件运行时，其内部的结温始终保持在允许的结温之内。
随着IGBT器件容量的不断增大，对散热效能提出越来越高的要求。
散热器发展初期，选配散热器不是以结温，而是以额定电流作为依据。
也就是说，一定额定电流下的器件必须配一定型号的散热器，这种指导思想在实际使用中曾被普遍采用。
但是实践证明，当额定电流相同的器件(正向压降不同)，配以相同的散热器时，有的能够长期可靠运行，有的却很快损坏，因此不得不在标准中规定器件必须带散热器一起试验，一起出厂，这样大大影响了散热器的可换性，使制造单位和使用单位都感很不便，而且也很不经济。
采用结温作为器件与散热器匹配的依据，并建立了稳态热(简称热阻)概念之后，散热器的可换性得到了保证。
因为两者的匹配关系可以通过计算来确定，使用者可根据实际的稳态耗散功率(不是额定电流)及实际介质温度来选择理想的散热器。
只有这样，才能保证使用者能够经济又灵活地选配散热器，使器件的制造厂达到分别试验、分别出售的目的。
安装散热器的基本目的是把IGBT器件中产生的热量传递出去。
与其他物体传热一样，有下面三种方式；热传导、热对流和热辐射。
散热器的类型IGBT器件配用的散热器通常有自冷式、风冷式、液冷式和沸腾式四大类。
1．自冷式散热器自冷式是通过空气自然对流及辐射作用将热量带走的散热方式。
这种散热的效率很低，对流换热系数。
α仅有(6~13)x 4.18 x103J／h.m2.K，但是它的结构简单、噪音小、维护方便，无需风机或循环系统等优点。
IGBT功率器件散热器详解
IGBT功率器件散热器详解IGBT器件工作时产生的热量会使芯片温度升高。
如果IGBT散热问题处理不好，就有可能使芯片温度升高到超过所允许的最高IGBT结温，从而导致器件性能恶化或失效。
若在电路设计中，进行了合理的散热设计，不但能使器件的潜力得到充分发挥，而且还能提高电路的可靠性。
因此，IGBT散热设计也是功率电子电路设计任务中不可缺少的重要环节之一。
IGBT散热设计的基本任务是，根据传热学的基本原理，为器件设计一热阻尽可能低的热流通路，使器件发出的热量能通过它尽快地发散出去，从而保证器件运行时，其内部的结温始终保持在允许的结温之内。
随着IGBT器件容量的不断增大，对散热效能提出越来越高的要求。
散热器发展初期，选配散热器不是以结温，而是以额定电流作为依据。
也就是说，一定额定电流下的器件必须配一定型号的散热器，这种指导思想在实际使用中曾被普遍采用。
但是实践证明，当额定电流相同的器件(正向压降不同)，配以相同的散热器时，有的能够长期可靠运行，有的却很快损坏，因此不得不在标准中规定器件必须带散热器一起试验，一起出厂，这样大大影响了散热器的可换性，使制造单位和使用单位都感很不便，而且也很不经济。
采用结温作为器件与散热器匹配的依据，并建立了稳态热(简称热阻)概念之后，散热器的可换性得到了保证。
因为两者的匹配关系可以通过计算来确定，使用者可根据实际的稳态耗散功率(不是额定电流)及实际介质温度来选择理想的散热器。
只有这样，才能保证使用者能够经济又灵活地选配散热器，使器件的制造厂达到分别试验、分别出售的目的。
安装散热器的基本目的是把IGBT器件中产生的热量传递出去。
与其他物体传热一样，有下面三种方式；热传导、热对流和热辐射。
散热器的类型IGBT器件配用的散热器通常有自冷式、风冷式、液冷式和沸腾式四大类。
1．自冷式散热器自冷式是通过空气自然对流及辐射作用将热量带走的散热方式。
这种散热的效率很低，对流换热系数。
α仅有(6~13)x 4.18 x103J／h.m2.K，但是它的结构简单、噪音小、维护方便，无需风机或循环系统等优点。
散热你真的懂吗？解析热管散热器原理
散热你真的懂吗？解析热管散热器原理散热器是平台中必不可少的，它可以帮助CPU达到凉爽的降温效果，让CPU运行更加稳定。
往往玩家们都会使用带有热管的散热器进行安装，不同需求的玩家选择的散热器有所不同，随之散热器的热管数量也会有所不同。
有当单热管的，有双热管也有8热管的散热器。
这些散热器的散热效果并不相同，玩家们需要通过自己的需求选择适合自己的产品。
很多玩家都会说散热器的热管是用来传导热量的，将CPU的热量通过鳍片进行吹风散热。
要想有更好的散热效果，就需要散热器的热管数量达到一定数量，否则很难满足玩家们的需求。
那么热管到底如何散热？今天编辑就待大家来看看。
其实原理很简单。
物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。
热管就是利用蒸发制冷，让热管两端温度差很大，使热量快速传导。
热管原理（图片来自网络）热管技术的原理其实很简单，就是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量。
将铜管内部抽真空后充入工作流体，流体以蒸发--冷凝的相变过程在内部反复循环，不断将热端的热量传至冷却端，从而形成将热量从管子的一端传至另一端的传热过程。
热管原理（图片来自网络）一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。
热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。
管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。
热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。
这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
目前市面中有些廉价的热管散热器，这其中也包括了某些显卡散热器，虽然采用了热管，但外壁往往用的是铝材，而且内部的毛细工艺也几乎不可能采用粉末烧结工艺，因此性能必然不会像高端热管那样优秀。
选购的时候，我们不能对这种产品的散热性能报以过多的希望。
热管散热器原理
热管散热器原理
热管散热器是一种利用热管技术进行散热的设备，其原理是利用热管的热传导
和相变特性，将热量从热源传导到散热器表面，再通过散热器表面的散热片将热量散发到空气中，从而达到散热的目的。
热管是一种利用液体在低温端蒸发、在高温端凝结的原理，将热量从一个地方
传导到另一个地方的热传导设备。
热管内部充满了一定量的工质，通常是一种低沸点的液体，如水、乙醇等。
当热管的一端受热时，工质在低温端蒸发，形成高压蒸汽，蒸汽压力推动蒸汽流向高温端，然后在高温端凝结成液体，释放出潜热。
这样，热量就被有效地从低温端传导到高温端。
热管散热器的工作原理是将热管与散热片相结合，形成一个整体的散热系统。
热管的一端与热源接触，通过热传导将热量传导到热管的另一端，而热管的另一端与散热片相连接，通过热传导将热量传递给散热片。
散热片的表面积较大，能够更快地将热量散发到周围的空气中，从而实现散热的效果。
热管散热器具有散热效率高、体积小、重量轻、可靠性高等优点。
由于热管本
身是一种 passively driven 的热传导元件，不需要外部能源，因此可以在各种恶劣
的环境下工作。
同时，热管散热器的结构简单，制造成本低，易于集成和安装，因此在各种电子设备和工业设备中得到了广泛的应用。
总的来说，热管散热器利用热管的热传导和相变特性，通过热传导将热量从热
源传导到散热器表面，再通过散热器表面的散热片将热量散发到空气中，从而实现散热的效果。
其优点是散热效率高、体积小、重量轻、可靠性高，适用于各种恶劣环境下的散热需求。
因此，在电子设备和工业设备中具有广泛的应用前景。
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功率器件热管散热器介绍
随着功率器件如绝缘栅双极晶体管IGBT及电力电子设备的日趋流行向小型化、大功率和高精度方面发展，除了需要采用先进的元器件和设计新型先进的电子线路外，还需要缩小散热器的体积。
因此，通常使用的铝型材散热器或叉指型散热器就很难满足功率器件散热的要求。
热管是一种新型高效的传热元件，因为它利用了沸腾吸热和凝结放热两种最强烈的传热机理，因而表现出优异的传热特性，即传热效率高和沿轴向的等温特性好，其热耗散效率比同质量的铜散热器大2~3个数量级。
以热管为散热器件的热管散热器在功率电子设备中的应用是近年才发展起来的一种先进的
高效散热器件。
由于热管散热器具有体积小、重量轻、散热效率高等优点，既能提高大功率管的设计使用功率，大大地延长功率管的寿命，简化功率管的散热设计，又能减少功率电子设备的噪音，提高设备的可靠性，降低成本。
因此，热管散热器越来越受人们的重视。
1．热管的工作原理
热管是密闭封焊的蒸发冷却器件。
热管结构包括一个具有毛细管作用的吸液芯和小量能汽化的液体。
热量施加于热管的一端，引起液体蒸发，蒸汽流动到热管的另一端，在那里冷凝，释放出潜热。
然后，冷凝了的液体通过吸液芯，由毛细管作用流回蒸发端，完成循环如下图所示。
2．热管散热器的主要性能和参数
RGS-Z系列自冷式热管散热器(水平式)和RGS-F系列风冷式热管散热器(重力式) 的性能参数有：散热功率、热阻R Tf、等温性、管壁温升△Tfa、环境工作温度、寿命、安装方式等。
现将其中主要参数介绍如下；
(1)散热功率
当热管散热器加入热源功率Pc，管壁温升△Tfa不超过50℃时，此热源功率Pc即为该热管散热器的散热功率。
(2)热阻R Tf
当热管散热器加入热源功率的时候，管壁温度Tf和环境温度Ta之差与所加的热功率Pc之比为热管散热器的热阻R Tf，如下式。
热管散热器的热阻特性与型材和叉指型散热器的热阻特性相似。
在额定的散热功率范围内，热阻R Tf将随热源功率Pc的增加而略有下降，但基本上为一条平坦直线：
(3)等温性
在热管散热器的某—端(称加热端)加热源功率Pc，待热平衡后，另一端(称冷端)相对应的地方非常接近于热端的温度，此时，热管散热器的温度梯度相当小，也就是说热管散热器进入了热管工作状态。
(4)管壁温升△Tfa
在额定散热功率内，热管散热器管壁温升△Tfa将随热源功率增加而上外。
上升的规律可由下式表示。
在允许的范围内，只要热源功率不变，管壁温升是一定的：
(5)寿命
自热管散热器最后夹断封口到寿命结束的总时间称为热管散热器的寿命。
影响寿命的主要因素有两个，即产生不凝结气体和热管腔体的泄漏。
因为，热管是一种真空器件，它在气流量很小的情况下工作，微小的气体泄漏会导致热管散热器的失效，为了避免产生不凝结气体，必须选择适出的工作流体(工作介质)，并且要求热管壳体容器、工质液体、吸液材料相容性好。
这些已在热管散热器的设计制造中考虑了。
另外，以上部件的清洗也相当重要，否则将产生有害的杂质，并出现堵塞毛细网孔的现象。
在热管散热器制造中，只要注意消除以上这些影响寿命的因素，一般可以保证寿命在十万小时以上。
(6)环境工作温度
热管散热器的环境工作温度，视热管内充填的工质液体而定。
3 热管散热器的选用
热管散热器与铝型材散热器和叉指型散热器的选用方法大致相同。
根据设计要求，首先确定功率半导体器件的有关参数：P CM、T jM、T C和Rθj-c。
它们之间的关系如下式所示：
功率晶体管往往降额使用，一般不用它的最大管耗功率。
这时，管壳温度Tc由设计者自行确定。
原则上是每超过允许壳温一度，最大管耗功率则降低5％左右。
如果在满功率下使用，壳温不允许超过规定的温度(75℃)，这就要采取有效的散热措施，以保证壳温在75℃以下。
根据手册中给出的上述热参数，第一步先计算出所要选用的热管散热器的允许温升△Tfa，即
然后根据求得的△Tfa查出热管散热器手册中给出的功率温升曲线，再结合晶体管使用功率和允许壳温来选择合适的热管散热器。
热管散热器的热阻R Tf为：
再根据求得的热阻R Tf，查热管散热器手册中给出的热阻功率曲线，结合晶体管使用功耗和允许壳温、同样可以选择到合适的热管散热器。
例已知3DD11晶体管功耗为100W，最高环境温度55℃，在自然冷却状态工作时，应该选用哪一种型号的热管散热器比较适合?
解：(1)先查出3DD11晶体管的有关热参数：T jM＝1 75℃；Tc=75℃；P CM＝300W。
则可得：
(2)取晶体管与散热器的接触热阻
(3)可计算出所需要的热管散热器管壁允许温升为；
(4)根据△Tfa查热管散热器特性曲线。
由功率温升曲线知道，RGS-150-Z型热管散热器的管壁温升△Tfa＝33℃＜50℃，此时晶体管的壳温近似为33+55＝88℃，管能承受的功耗为；
根据以上计算，如果选用RGS-150-Z型热管散热器，在环境温度55℃时，3DD11管可以承受临界管耗功率。
RGS-200-Z型热管散热器的管壁温升△Tfa＝25℃＜50℃，管壳温度为25+55＝80℃，晶体管能承受的功耗为：
以上计算说明，选用RGS-200-Z型热管散热器不仅符合要求，而且还有较大的余量，是比较合适的。
4 热管散热器的应用
热管散热器主要可用作各种功率半导体器件的散热器，也可用作密封机箱、机柜和腔体的散热，特别多用于军用电子设备。
当散热功率为50W时，分别采用铝型材散热器和热管散热时，性能比较如下(自冷式)：
由表上可见，在同样的散热功率下，热管散热器的质量大约为铝型材散热器的三分之二，体积大约为五分之三，散热器的温度还降低了7℃左右。
另外，由于铝型材散热器采用自然冷却，因此，当散热功率大于200W时，就不适用了，而采用热管散热器能达到设计要求。
一台50A／5V低压大电流稳压电源，调整管GTR的管压降为5V，分别采用热管散热器和铝型材散热器时，其性能为：
由数据可见，同样容量的一台直流稳压电源，采用热管散热器将使整机质量减少了5Kg，体积缩小了4500cm3，使晶体管的壳温下降了5℃，并减少晶体管数量，降低了成本。
此外，由于减少并联晶体管的数量，使均流问题容易得到解决，因而电路的设计变得简单了。
由于有了热管散热器，使过去功率电子设备中大功率发热器件采用的水冷装置，现在可以直接用热管散热器来代替，取消了笨重复杂的水冷装置。
原来采用风冷散热器的功率电子器件改用热管散热器后，可在自然冷却状态下工作，大大减小了功率电子设备的噪音干扰，提高了设备的可靠性，取消了风源设备，使重量减轻。