影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析
影响散热性能的各种因素
影响散热性能的各种因素晨怡热管2007-11-29 22:46:39三、影响散热性能的各种因素在当前的所有芯片中，以CPU的功耗、发热量最高，因此CPU散热器的发展最为强劲与引人注目，诞生了极其多样化的产品，代表了计算机散热技术的最高发展水平。
只要对CPU散热技术有了全面了解，其它产品的散热原理也就无师自通了。
因此，本专题重点就讨论CPU散热技术。
在介绍各种散热技术之前，我们还要先确认几个散热的基本概念。
热力学基本知识我们先从物理的角度来探讨一下散热的原理，因为知道了原理才能从根本上找出解决问题的方法。
虽然这部分有些枯燥难懂，但只要您能耐心看完，相信很多问题就可迎刃而解，对今后彻底了解散热器有很大的用处。
物理学认为，热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流、热辐射。
为了保证良好的散热器性能，就要已符合上述三种途径的要求来设计产品，于是在材料的热传导率、比热值；散热器整体的热阻、风阻；风扇的风量、风压等等方面都提出了要求。
以下针对这些概念进行集中讲解。
热传导定义：通过物体的直接接触，热从温度高的部位传到温度低的部位。
热能的传递速度和能力取决于：1.物质的性质。
有的物质导热性能差，如棉絮，有的物质导热性能强，如钢铁。
这样就有了采用不同材质的散热器，铝、铜、银。
它们的散热性能依次递增，价钱当然也就成正比啦。
2.物体之间的温度差。
热是从温度高的部位传向温度低的部位，温差越大热的传导越快。
热传导是散热的最主要方式，也是散热技术需要解决的核心问题之一。
所以我们通常都能看到，几乎所有散热在与CPU相接触的部分都采用热传导性能良好的材料。
比如Intel 原包CPU中附带的散热器，采用铜芯与CPU接触，就是为了将热量尽快传导出来。
热对流热通过流动介质（气体或液体）将热量由空间中的一处传到另一处，即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。
根据流动介质的不同，可分为气体对流和液体对流。
影响热对流的因素主要有：1.通风孔洞面积和高度2.温度差：原因还是因为热是由高到低方向传导。
电脑芯片的散热性能分析与设计优化
电脑芯片的散热性能分析与设计优化随着科技的发展，电脑芯片的性能需求越来越高，导致芯片的功耗也越来越大。
而芯片功耗的增加会引发散热问题，严重影响电脑的稳定性和寿命。
因此，对电脑芯片的散热性能进行分析和优化设计显得尤为重要。
本文将对电脑芯片的散热性能进行深入分析，并提出相应的设计优化方案。
一、散热性能分析电脑芯片的散热性能受到以下几个主要因素的影响：1. 芯片功耗：芯片功耗的增加会产生大量的热量，导致芯片温度升高。
2. 散热系统：散热系统的设计决定了芯片的散热性能。
散热系统包括散热片、散热风扇、散热鳍片等组成部分。
3. 材料热导率：芯片和散热系统的材料热导率决定了热量的传导效率。
材料热导率越高，芯片的散热性能越好。
4. 散热介质：散热介质的选择也会影响散热性能。
常见的散热介质包括空气、水和液态金属等。
基于以上因素，我们可以通过以下方法进行芯片散热性能的分析：1. 热仿真模拟：通过建立数学模型，利用计算机仿真软件，模拟芯片工作时的热场分布和温度分布，进而分析散热性能。
2. 温度测试：通过在芯片和散热系统中安装温度传感器，测量芯片的温度分布，以评估散热性能。
3. 热阻分析：通过测量散热器的热阻和芯片的热阻，计算出整个散热系统的热阻，从而评估散热性能。
二、设计优化方案针对电脑芯片的散热性能分析结果，我们可以采取以下设计优化方案：1. 散热系统升级：可以采用更高效的散热系统，如增加散热片面积、增大散热鳍片数量等。
同时，可以利用散热风扇、散热管等技术提高散热效果。
2. 材料优化：选择具有较高热导率的材料，如铜、铝等，以提高散热效率。
3. 散热介质改进：考虑使用更高效的散热介质，如水冷散热系统或液态金属散热系统，以提高散热性能。
4. 流体力学优化：利用流体力学原理，优化散热系统的设计，如流道的形状、速度分布等，以提高散热效果。
5. 功耗管理：通过降低芯片功耗，减少热量的产生，从源头上解决散热问题。
通过以上设计优化方案，可以有效改善电脑芯片的散热性能，提高电脑的稳定性和寿命。
影响散热性能的各种因素
影响散热性能的各种因素晨怡热管2007—11-29 22:46：39三、影响散热性能的各种因素在当前的所有芯片中，以CPU的功耗、发热量最高,因此CPU散热器的发展最为强劲与引人注目，诞生了极其多样化的产品，代表了计算机散热技术的最高发展水平.只要对CPU 散热技术有了全面了解,其它产品的散热原理也就无师自通了。
因此，本专题重点就讨论CPU 散热技术.在介绍各种散热技术之前,我们还要先确认几个散热的基本概念.热力学基本知识我们先从物理的角度来探讨一下散热的原理，因为知道了原理才能从根本上找出解决问题的方法。
虽然这部分有些枯燥难懂,但只要您能耐心看完，相信很多问题就可迎刃而解,对今后彻底了解散热器有很大的用处。
物理学认为，热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流、热辐射。
为了保证良好的散热器性能，就要已符合上述三种途径的要求来设计产品，于是在材料的热传导率、比热值;散热器整体的热阻、风阻；风扇的风量、风压等等方面都提出了要求。
以下针对这些概念进行集中讲解。
热传导定义:通过物体的直接接触，热从温度高的部位传到温度低的部位.热能的传递速度和能力取决于：1。
物质的性质。
有的物质导热性能差，如棉絮，有的物质导热性能强,如钢铁.这样就有了采用不同材质的散热器，铝、铜、银。
它们的散热性能依次递增，价钱当然也就成正比啦。
2。
物体之间的温度差。
热是从温度高的部位传向温度低的部位,温差越大热的传导越快。
热传导是散热的最主要方式，也是散热技术需要解决的核心问题之一.所以我们通常都能看到，几乎所有散热在与CPU相接触的部分都采用热传导性能良好的材料。
比如Intel 原包CPU中附带的散热器，采用铜芯与CPU接触，就是为了将热量尽快传导出来。
热对流热通过流动介质（气体或液体)将热量由空间中的一处传到另一处,即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。
根据流动介质的不同,可分为气体对流和液体对流。
影响热对流的因素主要有:1.通风孔洞面积和高度2。
微电子器件中的功耗与散热问题研究
微电子器件中的功耗与散热问题研究微电子器件的发展使得我们的生活变得更加便利和智能化。
然而，随着芯片集成度的不断提高和功耗的逐渐增大，微电子器件中的功耗和散热问题也逐渐成为了制约其性能和长期稳定运行的重要因素之一。
本文将从功耗与散热问题的背景、原因及解决措施等方面进行探讨。
一、背景在微电子器件中，功耗主要来自于电流的流动和电压的降低。
随着芯片集成度不断提高，器件越来越小，导致电流密度增大，从而增加了功耗。
此外，为了提高芯片的性能和运算速度，使得芯片的工作电压相应减小，这也导致了功耗的增加。
而散热问题则是由于功耗产生的热量无法及时有效地散出微电子器件，导致器件温度升高，从而影响了其性能和长期稳定运行。
当器件温度超过一定的温度极限时，其性能会大幅度下降甚至引发故障，严重影响使用效果和使用寿命。
二、原因分析微电子器件中功耗与散热问题的产生主要有以下几个原因：1. 芯片集成度的提高：随着科技的进步，芯片集成度不断提高，器件越来越小，从而导致了电流密度的增大，功耗也相应增加。
2. 工作电压的降低：为了提高芯片的性能和运算速度，通常会降低芯片的工作电压。
虽然这样可以提高芯片的性能，但同时也增加了功耗。
3. 微电子器件的封装：微电子器件的封装形式也会对功耗与散热产生较大的影响。
合理的封装设计可以提高热传导效率，减少功耗损耗和温升，进而改善器件的热管理性能。
三、解决措施为了解决微电子器件中的功耗与散热问题，我们可以采取以下几个方面的解决措施：1. 优化设计：在芯片设计过程中，可以采用低功耗设计原则，合理选择电压和电流，并采用优化的电路结构和布局方式，以降低功耗。
此外，还可以优化散热设计，提高封装的热传导效率。
2. 散热材料的选择：选择优质的散热材料，如石墨烯、铝合金等，可以提高散热效果，减小器件的温度升高。
3. 散热系统的设计：合理设计散热系统，包括风扇、散热片等，以提高散热效率。
同时，定期清理散热孔和风扇等设备，保持正常的散热通道畅通。
浅析电子设备中功率器件的热设计与散热设计
浅析电子设备中功率器件的热设计与散热设计0 引言电子设备（产品）在工作过程中，随着温度达到或超过规定的温度值时，就会引起或增大电子设备的失效率，也就是过热失效。
过热失效的原因主要来自电子设备中功率器件的过热。
因此，做好电子设备中功率器件的热设计与散热设计是提高电子设备（产品）质量与可靠性的关键环节。
本文就电子设备中功率器件的热性能、功率器件热设计、散热器设计、散热技术的发展等，做进一步的研究和探讨[1]。
1 功率器件的热性能功率器件在受到来自器件本身工作时（内部）产生的热或受到器件壳体（外部）接触到的热源影响，又得不到及时地散热，就会导致功率器件内部芯片（有源区）的温度（结温）升高，使器件的可靠性降低无法正常工作。
功率器件的热性能：结温和热阻[2]。
1.1 结温。
功率器件的内部芯片有源区（如晶体管的pn结区、场效应器件的沟道区、集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等）的温度称为结温。
当功率器件的结温温度（tj）超过其环境温度（ta）时，由温差变化形成的热扩散流，把器件芯片上的热量传递到管壳并向外散发热能，并随着器件结温与环境温差(tj-ta)的变化增大而使传热量增大。
1.2 热阻。
功率器件传递热量能力的大小称为热阻（rt），热阻（rt）的值增大时，功率器件的散热能力就减小。
热阻分为内、外热阻：①内热阻是功率器件本身的热阻，并与功率器件的芯片、外壳材料的导热率、厚度和截面积等有关。
②外热阻是功率器件外部的热阻，并与功率器件外部（管壳）的封装形式（如金属管壳的外热阻<塑封管壳）有关，而且管壳面积越大，外热阻越小。
2 功率器件的热设计功率器件热设计的目的是为了防止器件工作时所产生的温度过高，致使器件（过热引起热失效）无法正常工作。
在功率器件热设计过程中，不仅要作好器件内部芯片、封装形式和管壳的热设计，还要加装合适的散热器进行有效散热，保证器件在安全结温之内正常可靠的工作[3]。
2.1 器件的性能参数和环境参数。
机电工程中功率器件的散热研究
机电工程中功率器件的散热研究【摘要】随着功率半导体器件的发展，螺栓式器件已被淘汰，目前常用的功率半导体器件，包括模块和平板器件两种。
功率半导体器件在工作时会因功率耗散而发热，如果热量不能及时排出，器件会因过热而烧毁，因此，功率半导体器件的散热在机电工程中应用中显得尤为重要。
【关键词】功率器件；散热1.散热器基础作为散热器的铝合金型材，通常采用的是6000系列镁硅铝合金，其供应状态包括T4、T5、T6。
模块的散热器选配，其散热器主要选用6063铝合金型材。
在众多的铝合金材料中，6063的导热系数是较高的，达到209 W/mK，与纯铝的导热系数237 W/mK比较接近。
其抗拉强度适中，厚度可小于6 mm。
供应状态T5系由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），型材变形系数小，硬度一般，适宜作为功率器件的散热器。
平板器件作为大电流的半导体器件，散热器是作为电极导电的，表面不宜进行氧化处理。
2.选配散热器的原则散热器的选取原则，应使模块芯片的实际工作结温低于芯片的最高允许结温。
无论是连续工作制还是短时工作制，都不允许器件超结温。
晶闸管结温不超过125℃（398.15K），整流管结温不超过150℃（423.15K）。
模块在使用时，必须配备适当的散热器。
为保证功率半导体器件正常工作，散热条件至关重要，主要涉及环境温度、空气流动、环境污染程度等情况。
随着环境温度的升高，器件P-N结到散热器的温差变小，严重影响散热效果。
空气流动越通畅，散热器向环境散热就越快，反之则散热变慢。
环境污染越严重，散热器上覆盖的灰尘就会越多，不仅为散热器向环境散热增加了一个阻挡层，也使得散热风机的叶片结垢而影响转速，会严重影响散热效果。
器件工作的空间大小也与散热有关，狭小的空间会造成热量聚积，减小模块到散热器的温度梯度，影响散热。
因此，要注意保持环境的清洁，设备上的灰尘也应及时清理。
晶闸管模块的热阻与功耗计算，按以下经验公式：Rja= （Tj-Ta）/ PT（A V）=Rjc+Rch+Rha （1）PT（A V）=VTOITA V+rTIeq RMS （2）或PT（A V）=（0.785VTM+0.215VTO）ITA V （3）式中：PT（A V）——模块芯片耗散功率IRMS——通态电流交流有效值ITA V /IFA V——晶闸管/整流管通态平均电流rT /rF——晶闸管/整流管斜率电阻VTM /VFM——晶闸管/整流管通态峰值电压VTO /VFO——晶闸管/整流管阈电压（门槛电压）Rch——模块基板与散热器的接触热阻Rja——芯片与环境间热阻（总热阻）Rjc——模块结壳热阻Rha——散热器热阻Ta——模块使用环境温度Tc——模块基板温度（壳温）Tj——P-N结温度3.连续工作制的散热器选配连续工作制的半导体器件，选配散热器要充分考虑影响热传导的各种因素。
光电子器件封装设计中的散热性能研究
光电子器件封装设计中的散热性能研究光电子器件在电子领域中扮演着重要的角色，而光电子器件的封装设计对其性能和稳定性起着至关重要的作用。
散热性能作为封装设计的重要指标之一，对于保证光电子器件的正常工作和提高其使用寿命具有重要意义。
本文将针对光电子器件封装设计中散热性能的研究，探讨其影响因素、优化方法以及常见的热管理技术。
首先，散热性能的研究需要考虑到光电子器件所处的工作环境和工作状态。
在光电子器件的工作过程中，通常会产生大量的热能。
若不能有效地将这些热能散发出去，会导致器件温度升高，进而影响其工作效果和寿命。
因此，良好的散热性能是确保光电子器件稳定工作的基础。
其次，影响光电子器件封装散热性能的因素有很多。
首先是材料的选择。
材料的导热性能直接决定了散热的效果，应选择导热性能良好的材料，如铜、铝等。
其次是封装结构的设计。
合理的封装结构可以提供更好的散热通道和散热面积，增强散热效果。
此外，封装材料的导热性能、封装层厚度等也会影响散热性能。
为了优化光电子器件的封装散热性能，可以采取以下几个方法。
首先，合理设计封装结构。
通过增加散热面积、增设散热通道、设置散热片等方式，提高封装散热效果。
其次，选用导热性能良好的材料。
铜、铝等材料具有较好的导热性能，可在封装设计中加以应用。
此外，还可以利用导热胶、导热硅脂等材料，提高散热效果。
另外，进行热仿真分析也是优化封装散热性能的一种重要手段。
通过热仿真分析，可以定量地评估散热性能，并优化封装结构和材料。
在光电子器件封装设计中，常用的热管理技术包括散热片、散热风扇、热管等。
散热片是一种常见的 passively cooled 散热技术，通过增加散热表面积来提高散热效果。
散热风扇则是利用风扇强制对散热片进行散热，能够提高散热效率，但同时也会增加噪音和能耗。
热管是一种传热装置，能够将热能快速传导到其他地方，常用于热量远离光电子器件的散热设计。
除了上述方法，还有一些其他的散热技术可以用于光电子器件的封装设计中。
散热分析报告
散热分析报告引言散热问题在电子设备设计中起着至关重要的作用。
随着电子设备性能的不断提升和集成度的增加，设备内部的功耗也不断增加，导致了设备散热问题的严重性。
本文对散热问题进行分析，并提出相应的解决方案。
背景在电子设备中，功耗较高的芯片或元件会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，会导致设备温度过高，影响设备的稳定性和寿命。
因此，散热在电子设备设计中具有重要的意义。
分析过程散热问题的解决需要分析以下几个方面：设备热量产生的原因设备中的芯片或元件在工作过程中会产生热量，其中主要原因有以下几点： -芯片内部电流通过导致电阻产生的热量 - 其他器件的损耗也会产生一定的热量设备散热的方式设备散热主要有以下几种方式： - 对流散热：通过自然对流或风扇等装置实现空气流动，将热量带走 - 辐射散热：设备表面通过辐射将热量散发出去 - 传导散热：通过设备中的导热材料将热量传递到其他部件上，再通过其他散热方式将热量散开设备散热的挑战和问题在散热过程中，存在以下一些挑战和问题： - 设备内部空间受限，散热部件的布局有限 - 散热材料的选择和使用需要经过权衡，不同的材料具有不同的散热性能和导热性能 - 设备长时间连续工作时，温度的变化对散热性能有一定的影响 - 设备的工作环境也会对散热性能产生影响，例如高温环境下散热效果会下降解决方案针对上述的问题和挑战，我们提出以下解决方案： 1. 设计合理的散热结构： -合理布局散热器件，优化设备内部空气流动，增加散热效率 - 根据设备的散热需求，选择适当的散热器件，如风扇、散热片等 2. 使用合适的散热材料： - 选择导热性能好的材料作为散热部件，提高散热效率 - 在接触面使用导热膏或热导胶等，提高传热效率 3. 运用散热模拟软件进行仿真： - 使用散热模拟软件对设备的散热性能进行模拟和分析，优化散热结构和材料选择 4. 温度监控和报警系统： - 在设备中设置温度传感器，实时监控设备温度，超过设定的温度范围时触发报警系统，保护设备安全结论散热问题是电子设备设计中必须要考虑的一个重要因素。
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Analysis of G eometric F actors on E ffect Upon the C apability ofH eat Sink of Pow er ComponentFU Gui2cui,G AO Ze2xi(Beijing Univer sity o f Aeronautics and Astronautics,Dept.o f Systems Engineering,Beijing100083,China)Abstract: Heat sink consist of base and fin,the main parameters include the length of fin,the thickness of fin,the thickness of base and the width of base.Introduces the geometric structure of heat sink and researches on the geometric factors effecting the capability of heat sink.Investigate that thermal resistance can be lowered effectively by changing the geometric parameters of heat sink and get better effect.Provides the gist for the choice and the optimization of heat sink. K ey w ords: power com ponent;thermal design;heat sink;thermal resistanceEEACC: 8550影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析①付桂翠,高泽溪(北京航空航天大学,工程系统工程系,北京 100083)摘要:型材散热器的几何结构由肋片和基座构成,主要几何参数包括肋片长、肋片厚,肋片数、基座厚、基座宽等,研究了型材散热器几何因素对其热性能的影响,通过改变散热器的几何参数,可以有效的降低散热器的热阻,获得好的散热效果。
本文的研究为型材散热器的的选择及优化设计提供了依据。
关键词:功率器件;热设计;散热器;热阻中图分类号:T N305194;T N609 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2003)04-0354-03 功率器件是多数电子设备中的关键器件,其工作状态的好坏直接影响整机可靠性。
功率器件尤其是大功率器件发热量大,仅靠封装外壳散热无法满足散热要求,需要配置合理散热器有效散热,而散热器的选择是否合理又直接影响功率器件的可靠性,因此分析影响散热器散热性能的因素,有利于合理选取散热器,提高功率器件的可靠性[1]。
1 散热器的选择 在电子设备热设计中,型材散热器由于结构简单,加工方便、散热效果好而得到了广泛的应用,其物理模型示意图如图1所示[2]。
它由肋片和基座构成,主要的几何参数包括肋片长、肋片厚,肋片数、基座厚、基座宽等。
在选择散热器时一般需要依据散热器热阻来合理选择,同时还需要考虑以下几点:安装散热器允许的空间、气流流量和散热器的成本等。
散热器散热的效果与散热器热阻的大小密切相关,而散热器的热阻除了与散热器材料有关之外,还与散热器的形状、尺寸大小以及安装方式和环境通风条件等有关,目前没有精确的数学表达式能够用来计算散热器的热阻,通常是通过实际测量得到。
而散热器的有效面积与散热器几何参数密切相关[3]。
第26卷第4期2003年12月 电 子 器 件Chinese Journal of E lectron DevicesV ol.26,N o.4Dec.2003①收稿日期:2003-07-01作者简介:付桂翠(1968-),女,副教授,现主要从事可靠性工程,电子设备热设计技术研究工作,曾在国内外核心刊物上发 表论文十余篇,fuguicui@或fuguicui@; 高泽溪(1940-),男,教授,主要从事可靠性工程、电子设备热设计技术研究,获国防科工委、航空工业部科技进 步奖多次,在国内外核心刊物上发表论文数十篇.图1 型材散热器的物理模型示意图2 影响散热器散热性能的几何因素分析 通过实验发现,散热器的几何因素对散热器的散热性能有很大的影响,现以一典型型材散热器为例,分析散热器各几何参数对散热器散热性能的影响。
选定某一功率器件(LM317)为热源,其工作电路原理图如图2所示。
工作在自然冷却条件下,环境温度为30℃,功耗为312W ,选取的散热器为型材散热器SY X -Y DE (物理模型如图3所示),散热器各个几何参数如表1所示。
图2 LM317工作电路图3 SY X -Y DE 物理模型表1 散热器相关几何参数肋片长mm 肋片厚mm 肋片高mm基座长mm 基座厚mm 肋片个数44297548热源与散热器表面为金属与金属的干接触,无绝缘片也未涂硅脂或导热胶,查有关手册取热源与散热器之间的接触热阻为019℃/W 。
通过散热器设计分析软件进行初步分析,散热器优化设计分析软件采用的是美国Flunt 公司的Q fin 软件,它采用计算流体动力学求解器,有限体积法,非结构化网格可以逼近复杂的几何形状,同时能实现散热器肋片高度、长度等几何参数的优化。
通过散热器优化设计分析软件得到的散热器和热源相关热参数见表2。
表2 未改变散热器任何参数时得到的有关热参数散热器热阻℃ΠW 散热器最高温度℃热源结温℃7.0352.768.37下面具体分析改变散热器各几何参数对散热器性能的影响。
选定散热器热阻为优化目标,利用散热器优化设计软件,设定散热器某一几何参数为优化变量,比较优化前后几何参数的变化及对散热器热阻的影响。
1) 散热器肋片长度的影响在散热器优化设计软件中,按照建模向导,其他几何参数和环境条件均保持不变,分析肋片长度不同时,散热器热阻和热源结温的变化,得到如表3分析结果。
553第4期 付桂翠,高泽溪:影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析 表3 改变肋片长度时分析结果比较肋片长度mm散热器热阻℃ΠW热源结温℃308.6673.644(原型)7.0368.3766(优化后) 6.3666.23从表中数据可看出,肋片长度适当增加能减小器件结温,但是过分增加肋片长度不能确保热量传导至散热器肋片的末端,因此使传热受到影响,不能大大降低结温,反而使散热器重量增加太多。
一般认为散热器的肋片长度和基座宽度之比接近1传热较好。
2) 散热器肋片厚度的影响选定散热器热阻为优化目标,肋片厚度为优化变量,其他几何参数及环境条件均保持不变。
为了保证散热器肋片的硬度,且易于加工,肋片厚度不能太薄,工程上一般设定肋片厚度≥1mm。
按照上述条件,同理得到分析结果如表4:表4 改变肋片厚度时分析结果比较肋片厚度mm散热器热阻℃ΠW热源结温℃2(原型)7.0368.373.28(优化后)7.0268.3由于导热主要沿着肋片的纵向方向,因而肋片的厚度对散热器热性能没有太大的影响,肋片厚度的增加并没有使热源结温降低很多,反而增加了散热器的重量。
同时改变散热器肋片厚度也大大增加了加工难度。
因此,一般散热器进行工程优化,并不选定散热器的肋片厚度为优化目标。
3) 散热器肋片高度的影响在散热器优化设计软件中,按照建模向导,分别新建肋片高度为5mm和18mm的散热器模型,其他几何参数和环境条件均保持不变,分析肋片高度不同时,散热器热阻和热源结温的变化,得到如表5分析结果。
表5 改变肋片高度时分析结果比较肋片高度mm散热器热阻℃ΠW热源结温℃58.272.118 5.563.529(原型)7.0368.37由表中可以看出肋片高度对散热器热性能有很大影响,一般随着肋片高度的增加,器件的热量更易通过肋片散至周围空间。
但是如果肋片高度过高,散热器体积增加太多,不符合航空航天设备体积小,重量轻的要求,因此散热器肋片高度不宜过高。
一般肋片的高度加倍,则散热能力为原来114倍。
选定优化目标为散热器热阻,优化变量为散热器肋片高度,得到优化结果如表6所示。
表6 片高度优化结果比较肋片高度mm散热器热阻℃ΠW热源结温℃9(原型)7.0368.3723(优化后) 4.9361.644) 散热器肋片个数的影响选定散热器热阻为优化目标,肋片个数为优化变量,其他几何参数及环境条件均保持不变,得到如表7所示分析结果:表7 改变肋片个数时分析结果比较肋片个数散热器热阻℃ΠW热源结温℃47.9471.288(原型)7.0368.3712(优化) 6.4566.6一般随着肋片数目的增多热源结温会有所降低,但是超过某一数值后随着肋片的增多器件结温没有明显变化,而散热器重量明显增加。
同时肋片数目增加有时还要考虑器件安装的问题,有的器件安装在散热器两肋片之间,如果肋片数太多,器件不易安装在散热器上。
因而不能盲目增加肋片的数目。
5) 散热器材料及辐射的影响散热器以对流和辐射形式散热。
在自然对流情况下,应考虑辐射的影响,这里边界条件考虑的是自然对流及辐射,散热器的材料不同时引起散热器导热系数的变化。
仍旧选定散热器热阻为优化目标,选定散热器材料为铜或铝,得到如下分析结果:表8 改变散热器材料时分析结果比较铝(煮黑氧化处理)7.0368.37普通铝(未处理)8.4572.91普通铜(未处理)8.3472.47铜(煮黑氧化处理) 6.9768.1(下转第460页)图6 电流环环路增益T i (s )的Bode 图G G =D 2T s R I 2L ;G O =(1-2D )T s R 12L;F m =1V PP 。
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