钢质散热器选择及散热计算

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散热器选择及散热计算

散热器选择及散热计算

散热器选择及散热计算
摘要:
散热器是工业生产过程中非常重要的设备,它能有效地降低设备温度,提高设备的工作效率和寿命。

本文将介绍散热器的选择原则和散热计算方法,以便工程师和设计师能够正确选用散热器并进行散热设计。

1.引言
散热器在工业生产中的重要性和应用领域。

选择合适的散热器能有效提高设备的工作效率。

2.散热器的选择原则
根据散热器的工作原理和设计参数,选择合适的散热器。

考虑到散热器的材料、结构和散热介质等因素。

综合考虑散热器的性能和经济性。

3.散热计算方法
根据设备的功率和工作环境等因素,进行散热计算。

介绍常用的散热计算公式和方法。

通过实例说明散热计算的步骤和注意事项。

4.散热器参数的调整和优化
根据实际需求和工作环境,调整散热器的参数。

介绍影响散热器性能的因素和调整方法。

通过实验和模拟计算,优化散热器的设计。

5.实例分析
选取一个实际工程案例,介绍散热器选择和散热计算的具体过程。

分析不同散热器参数对散热效果的影响。

总结散热器设计和选用的经验和教训。

6.结论
通过本文的介绍,工程师和设计师可了解散热器的选择原则和散热计算方法。

正确选用和设计散热器,能提高设备的工作效率和寿命。

本文详细介绍了散热器的选择原则和散热计算方法,并通过实例分析和实验验证,阐述了散热器参数的调整和优化,以期帮助工程师和设计师正确选用和设计散热器,提高设备的工作效率和寿命。

散热器如何选型及计算

散热器如何选型及计算

散热器如何选‎型及计算【1】散热器基础1、散热量计量单‎位的W 是什么?散热器技术性‎能中的W 是热功率计量‎单位。

是指每米或每‎片(柱)散热器在不同‎工况下每小时‎的散热量(瓦)。

2、什么是金属热‎强度?其在工程中的‎实际意义是什‎么?金属热强度Q‎(W/KG .℃):是指金属散热‎器内热媒的平‎均温度与室内‎空气温度相差‎1℃时,每公斤质量的‎金属单位时间‎所散出的热量‎.Q值越大,说明散出同样‎的热量所耗用‎金属越少.这个指标是衡‎量散热器节能‎和经济性的一‎个指标。

各种散热器的‎金属热强度比‎较表3、什么是散热器‎的传热系数?散热器的传热‎系数K(W/㎡.℃):是指散热器内‎热媒的平均温‎度与室内气温‎相差为1度时‎,每平方米散热‎面积所传出的‎热量.该值与散热面‎积的乘积,再乘标准传热‎温差(64.5℃)就是该散热器‎的标准散热量‎.即Q=K.F.64.5,在散热面积一‎定的情况下,K值越大,则散热器的散‎热量就越大.K值为整个传‎热过程的综合‎系数(包括对流传热‎和辐射传热),与散热器本身‎的特点和使用‎条件有关,如水流情况,内外表面情况‎等。

4、散热器的散热‎过程是什么样‎的?当温度较高的‎热媒在散热器‎内流过时,热媒所携带的‎热量通过散热‎器不断地传给‎温度较低的室‎内空气,其散热过程为‎:1、散热器内的热‎媒通过对流换‎热把热量传给‎散热器内壁面‎(内表面放热系‎数)2、内壁面靠导热‎把热量传给外‎壁;3、外壁靠对流换‎热把大部分热‎量传给空气,又靠辐射把一‎小部分热量传‎给室内的物体‎和人.5、散热器的水容‎量对采暖的影‎响如何?散热器水容量‎对采暖的影响‎:1、散热器的水容‎量大,采暖系统热惰‎性比较大,在锅炉间断供‎热时,水冷却时间稍‎长一些,采暖房间仍可‎以保持相当长‎时间的一定温‎度.但再供水时,水升温也比较‎慢.大水容量的系‎统调节反映速‎度较慢.在连续供热时‎,对供暖质量无‎影响;2、散热器的水容‎量小,启动时间短,温度调节灵敏‎,居室升温快,便于分户计量‎供热,既省钱又方便‎;3、热量是靠流动‎的水携带和运‎输的,水容量大小对‎热量无直接影‎响,只是调节时间‎有长短分别。

散热器选择及散热计算

散热器选择及散热计算

散热器选择及散热计算散热器是电子设备中常用的散热元件,它的作用是将设备内部产生的热量传递到周围的环境中,保持设备的工作温度在安全范围内。

选择合适的散热器对于电子设备的稳定运行至关重要,本文将介绍散热器的选择方法以及散热计算的相关知识。

一、散热器的选择方法在选择散热器时需要考虑以下几个因素:1.散热器的材质:常见的散热器材质有铝、铜、塑料等。

铝散热器具有较好的导热性能和价格优势,适用于一般散热需求。

铜散热器具有更好的导热性能,适用于高功率和高温度的散热需求。

塑料散热器价格低廉,但导热性能较差,适用于低功率设备的散热。

2.散热器的尺寸:散热器的尺寸要与设备的散热需求相匹配。

一般来说,散热器面积越大,散热能力越强。

但是需要考虑到设备的尺寸和散热器与其他元件的配合问题,不能盲目追求大面积的散热器。

3.散热器的散热能力:散热器的散热能力可以通过热阻值来评估。

热阻值(R)是散热器在单位面积上传热所需的温度差。

热阻值越小,散热能力越强。

在选择散热器时,可以参考供应商提供的散热曲线图,选择适合设备功率的散热器。

4.散热器的风扇:对于需要强制风冷的设备,散热器通常需要配备风扇。

风扇的选择要考虑风量和噪音等因素。

风量越大,散热能力越强,但同时也会带来更高的噪音。

需要根据设备的散热要求和使用环境综合考虑。

二、散热计算方法散热计算是确定散热器的散热能力是否满足设备要求的关键步骤。

以下介绍两种常用的散热计算方法。

1.根据设备功率计算:设备功率(P)是进行散热计算的基础数据。

根据设备的功率,可以利用下面的公式计算散热器的面积:A=P/(Q*ΔT)其中,A是散热器面积,P是设备功率,Q是散热能力系数,ΔT是设备工作温度与环境温度之差。

散热能力系数Q一般根据设备的类型和工作环境选择:在通常的办公环境中,可以选择Q为15-20W/m²·K;在工业环境中,需要考虑更高的Q 值。

2.根据设备工作温度计算:如果设备的工作温度已知,可以根据下面的公式计算散热器的热阻值:R=(Ts-Ta)/P其中,R是散热器的热阻值,Ts是设备工作温度,Ta是环境温度,P是设备功率。

钢质散热器选择及散热计算

钢质散热器选择及散热计算

钢质散热器选择及散热计算钢质散热器价格选择及散热计算金旗舰散热计算任何器件在工作时都有一定的损耗,大部分的损耗变成热量。

小功率器件损耗小,无需散热装置。

而大功率器件损耗大,若不采取散热措施,则管芯的温度可达到或超过允许的结温,器件将受到损坏。

因此必须加散热装置,最常用的就是将功率器件安装在散热器上,利用散热器将热量散到周围空间,必要时再加上散热风扇,以一定的风速加强冷却散热。

在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板,它有更好的散热效果。

散热计算就是在一定的工作条件下,通过计算来确定合适的散热措施及散热器。

功率器件安装在散热器上。

它的主要热流方向是由管芯传到器件的底部,经散热器将热量散到周围空间。

若没有风扇以一定风速冷却,这称为自然冷却或自然对流散热。

热量在传递过程有一定热阻。

由器件管芯传到器件底部的热阻为RJC,器件底部与散热器之间的热阻为RCS,散热器将热量散到周围空间的热阻为RSA,总的热阻RJA="R"JC+RCS+RSA。

若器件的最大功率损耗为PD,并已知器件允许的结温为TJ、环境温度为TA,可以按下式求出允许的总热阻RJA。

RJA≤(TJ-TA)/PD则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻RSA为RSA≤({T_{J}-T_{A}}over{P_{D}})-(RJC+RCS)出于为设计留有余地的考虑,一般设TJ为125℃。

环境温度也要考虑较坏的情况,一般设TA=40℃60℃。

RJC的大小与管芯的尺寸封装结构有关,一般可以从器件的数据资料中找到。

RCS的大小与安装技术及器件的封装有关。

如果器件采用导热油脂或导热垫后,再与散热器安装,其RCS典型值为0.10.2℃/W;若器件底面不绝缘,需要另外加云母片绝缘,则其RCS可达1℃/W。

PD为实际的最大损耗功率,可根据不同器件的工作条件计算而得。

这样,RSA可以计算出来,根据计算的RSA值可选合适的散热器了。

散热器简介小型散热器(或称散热片)由铝合金板料经冲压工艺及表面处理制成,而大型散热器由铝合金挤压形成型材,再经机械加工及表面处理制成。

关于钢制散热器选择的计算方法

关于钢制散热器选择的计算方法

关于钢制散热器选择的计算方法关于钢制散热器选择的计算方法;首先确定要散热的电子元器件,明确其工作参数,工作;关于金旗舰散热器选择的计算方法;参数定义:;Rtj───半导体器件内热阻,℃/W;;Rtc───半导体器件与散热器界面间的界面热阻,;Tc───半导体器件壳温,℃;;R t───总内阻,℃/W;;Rtf───散热器热阻,℃/W;;Tf───散热器温度,℃;;Ta───关于散热器选择的计算方法关于散热器选择的计算方法;首先确定要金旗舰散热的电子元器件,明确其工作参数,工作;关于散热器选择的计算方法;参数定义:;Rtj───半导体器件内热阻,℃/W;;Rtc───半导体器件与散热器界面间的界面热阻,;Tj───半导体器件结温,℃;;Tc───半导体器件壳温,℃;;Rt───总内阻,℃/W;;Rtf───散热器热阻,℃/W;;Tf───散热器温度,℃;;T关于散热器选择的计算方法首先确定要散热的电子元器件,明确其工作参数,工作条件,尺寸大小,安装方式,选择散热器的底板大小比元器件安装面略大一些即可,因为安装空间的限制,散热器主要依靠与空气对流来散热,超出与元器件接触面的散热器,其散热效果随与元器件距离的增加而递减。

对于单肋散热器,如果所需散热器的宽度在表中空缺,可选择两倍或三倍宽度的散热器截断即可。

关于散热器选择的计算方法参数定义:Rtj───半导体器件内热阻,℃/W;Rtc───半导体器件与散热器界面间的界面热阻,℃/W; Tj───半导体器件结温,℃;Tc───半导体器件壳温,℃;Rt───总内阻,℃/W;Rtf───散热器热阻,℃/W;Tf───散热器温度,℃;Ta───环境温度,℃;Pc───半导体器件使用功率,W;ΔTfa ───散热器温升,℃;散热计算公式:Rtf =(Tj-Ta)/Pc – Rtj -Rtc散热器热阻Rff 是选择散热器的主要依据。

Tj 和Rtj 是半导体器件提供的参数,Pc是设计要求的参数,Rtc 可从热设计专业书籍中查表。

散热器的计算公式

散热器的计算公式

散热器的计算公式
散热器是一种用来散发热量的设备,广泛应用于各个领域,包
括建筑、工业、汽车等。

计算散热器的散热能力对于确保设备正常
运作非常重要。

以下是一些常用的散热器计算公式。

1. 热功率计算
散热器的主要功能是散发热量,因此计算热功率是散热器设计
的关键。

热功率可根据以下公式计算:
热功率 (W) = 热量传导系数 (U) ×温度差(ΔT) × 表面积 (A)
其中,热量传导系数是指散热器材料的热导率,温度差是散热
器表面的温度与周围环境温度之差,表面积是指散热器的外表面积。

2. 散热器尺寸计算
散热器尺寸的计算涉及到散热片的数量和间距。

以下是一些常
用的散热器尺寸计算公式:
- 散热片数量 (N) = 热功率 (W) / 单个散热片的散热能力 (Q)
其中,单个散热片的散热能力可由散热片的热导率 (K) 和表面积 (A) 计算得出。

- 散热片间距 (D) = 散热器高度 (H) / (散热片数量 (N) - 1)
3. 散热器材料选择
散热器材料的选择是散热器设计中的另一个重要因素。

常用的散热器材料包括铝、铜、不锈钢等。

根据散热需求和成本考虑,选择适当的材料是非常关键的。

4. 其他因素考虑
除了以上的计算公式外,散热器设计还需要考虑其他因素,例如流体流量、风速、散热器的布局等。

这些因素会对散热器的散热能力产生影响,需要进行综合考虑。

综上所述,散热器设计的计算公式涉及热功率、散热器尺寸、材料选择等因素。

根据实际需求合理使用这些公式可以确保散热器的有效运作。

散热器选型散热面积理论计算及风扇选择

散热器选型散热面积理论计算及风扇选择散热器的选型主要涉及两个关键因素:散热面积和风扇选择。

为了确保计算准确,我们需要先了解散热器的工作原理和散热器的设计参数。

散热器的工作原理是通过扩大散热面积和促进空气流动来降低设备内部的温度。

散热面积越大,散热效果越好。

因此,散热面积的计算是选型的重要部分。

散热面积的计算需要考虑以下几个因素:1.设备的功耗:设备功耗越大,所需的散热面积也越大。

2.设备的温度限制:不同设备有不同的温度限制,一般来说,设备的温度限制越低,所需的散热面积越大。

3.散热器的材料和结构:散热器的材料和结构也会影响散热面积的计算。

通常,散热器由铝、铜等金属制成,具有一定的散热效果。

4.环境温度:散热器运行的环境温度也会影响散热效果,通常情况下,环境温度越高,所需的散热面积也越大。

在开始散热面积的计算之前,我们需要确认设备的功耗和温度限制。

然后,我们可以根据以下公式计算散热面积:散热面积=(设备功耗*热阻系数)/(设备温度限制-环境温度)其中,热阻系数是散热器材料和结构的参数,反映了散热器的散热效果。

热阻系数可以通过厂商提供的数据手册或实验来确定。

在确定散热面积之后,我们可以开始选择适合的风扇。

风扇的选择主要需要考虑以下几个因素:1.风扇的风量:风量是风扇的一个重要参数,表示单位时间内风扇能够吹过的空气体积。

风量越大,风扇的散热效果越好。

2.风扇的噪音:风扇的噪音也是选择的一个重要因素,特别是对于需要安静环境的设备。

一般来说,风扇噪音越低越好。

3.风扇的电源和控制方式:不同的设备可能对风扇的电源和控制方式有不同的要求。

需要根据实际情况选择合适的风扇电源和控制方式。

4.风扇的尺寸和安装方式:风扇的尺寸和安装方式也需要与散热器相匹配,确保能够有效地进行散热。

在选择风扇之前,我们需要根据散热面积和设备功耗计算所需的风量。

通常情况下,风量可以通过下面的公式计算:风量=散热面积*设备功耗*风量系数其中,风量系数是根据散热器和风扇的特性确定的参数。

散热器选择及散热计算

暖气片散热片选择及散热计算热性能相同发热元器件布置:显示PCB上安装IC(0.3W),LSI(1.5W)时温度上升的实测值。

按(a)排列,IC的温度上升值是18℃-30℃,LSI温度上升值是50℃。

按(b)排列,LSI温度上升值是40℃,比(a)排列还要低10℃。

因此,具有相同水平的耐热元件混合排列时,基本排列顺序是:耗电大的元件、散热性差的元件应装在上风处。

2 高发热器件加散热器、导热板当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时,可在发热器件上加散热器或导热管,当温度还不能降下来时,可采用带风扇的散热器,以增强散热效果。

当发热器件量较多时(多于3个),可采用大的散热罩(板),它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。

将散热罩整体扣在元件面上,与每个元件接触而散热。

但由于元器件装焊时高低一致性差,散热效果并不好。

通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。

2通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,还有少量使用的纸基覆铜板材。

这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能,但散热性差,作为高发热元件的散热途径,几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量,而是从元件的表面向周围空气中散热。

但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代,若 只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。

同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用,元器件产生的热量大量地传给PCB板,因此,解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力,通过PCB板传导出去或散发出去。

1 选用导热性良好的板材现今大量使用的环氧玻璃布类板材,其导热系数一股为0.2W/m ℃。

普通的电子电路由于发热量小,通常采用环氧玻璃布类基材制作,其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。

随着元件小型化、高集成化,高频化,其热密度明显加大,特别是功率器件的使用,为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。

散热器散热量计算公式

散热器散热量计算公式一、标准散热量标准散热量是指供暖散热器按我国国家标准(GB/T13754-1992),在闭室小室内按规定条件所测得的散热量,单位是瓦(W)。

而它所规定条件是热媒为热水,进水温度95摄氏度,出水温度是70摄氏度,平均温度为(95+70)/2=82.5摄氏度,室温18摄氏度,计算温差△T=82.5摄氏度-18摄氏度=64.5摄氏度,这是散热器的主要技术参数。

散热器厂家在出厂或售货时所标的散热量一般都是指标准散热量。

那么现在我就要给大家讲解第二个问题,我想也是很多厂商和经销商存在疑问的地方。

二、工程上采用的散热量与标准散热量的区别标准散热量是指进水温度95摄氏度,出水温度是70摄氏度,室内温度是18摄氏度,即温差△T=64.5摄氏度时的散热量。

而工程选用时的散热量是按工程提供的热媒条件来计算的散热量,现在一般工程条件为供水80摄氏度,回水60摄氏度,室内温度为20摄氏度,因此散热器△T=(80摄氏度+60摄氏度)÷2-20摄氏度=50摄氏度的散热量为工程上实际散热量。

因此,在对工程热工计算中必须按照工程上的散热量来进行计算。

在解释完上面的术语以后,下面我介绍一下采暖散热器的欧洲标准(EN442)。

欧洲标准(EN442)是由欧洲标准化委员会/技术委员会CEN所编制.按照CEN内部条例,以下国家必须执行此标准,这些国家是:澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、法国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、英国等18个国家。

而欧洲标准(EN442)的标准散热量与我国标准散热量是不同的,欧洲标准所确定的标准工况为:进水温度80摄氏度,出水温度65摄氏度,室内温度20摄氏度,所对应的计算温差△T=50摄氏度。

欧洲标准散热量是在温差△T=50摄氏度的散热量。

那么怎么计算散热器在不同温差下的散热量呢?散热量是散热器的一项重要技术参数,每一个散热器出厂时都标有标准散热量(即△T=64.5摄氏度时的散热量)。

散热器选型散热面积理论计算及风扇选择

散热器选型散热面积理论计算及风扇选择散热器的目的是将设备产生的热量有效地传递到周围环境中去。

选择适当的散热器需要考虑到散热器的材料、面积和设计等因素。

首先,计算散热面积的理论值需要知道设备的功耗和散热器的材料热导率。

功耗是设备在运行时产生的热量,以单位为瓦(W)表示。

热导率是材料传导热量的能力,以单位为瓦特尔(W/m·K)表示。

常见散热器材料的热导率如下:铜:400W/m·K铝:200W/m·K钢铁:50W/m·K塑料:0.2W/m·K根据设备的功耗和材料的热导率,可以计算散热器的表面积。

散热面积理论值(A)=设备功耗/(散热器材料热导率×温度差)其中,功耗以瓦特(W)为单位,热导率以瓦特尔(W/m·K)为单位,温度差以摄氏度(℃)为单位。

例如,如果我们有一个设备的功耗是100W,使用铝散热器,温度差为50℃,那么散热面积的理论值为:A=100/(200×50)=0.010m2接下来,选择合适的散热器。

散热器的选择需要考虑到散热器表面积、设计和材料等因素。

散热器的表面积应大于等于散热面积的理论值。

同时,散热器的设计也影响了散热效果。

常见的散热器设计包括:片状散热器、塔式散热器和液冷散热器等。

不同的设计适用于不同的场景,需要根据具体的需求进行选择。

此外,散热器的材料也是选择散热器时需要考虑的重要因素。

铜和铝是常用的散热器材料,铜具有更高的热导率,但价格较高;铝的热导率较低,但价格较便宜。

根据具体的需求和预算,选择适合的材料。

最后,选择适当的风扇。

风扇的作用是强制空气流过散热器,帮助散热。

选择适当的风扇需要考虑到风扇的风量和噪音产生。

风量是风扇单位时间内产生的气流量,以立方米每小时(m3/h)表示。

通常情况下,风扇的风量应大于散热器需要的风量,以确保足够的气流流过散热器。

此外,风扇的噪音也需要考虑。

噪音是以分贝(dB)为单位表示的。

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钢质散热器选择及散热计算钢质散热器价格选择及散热计算金旗舰散热计算任何器件在工作时都有一定的损耗,大部分的损耗变成热量。

小功率器件损耗小,无需散热装置。

而大功率器件损耗大,若不采取散热措施,则管芯的温度可达到或超过允许的结温,器件将受到损坏。

因此必须加散热装置,最常用的就是将功率器件安装在散热器上,利用散热器将热量散到周围空间,必要时再加上散热风扇,以一定的风速加强冷却散热。

在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板,它有更好的散热效果。

散热计算就是在一定的工作条件下,通过计算来确定合适的散热措施及散热器。

功率器件安装在散热器上。

它的主要热流方向是由管芯传到器件的底部,经散热器将热量散到周围空间。

若没有风扇以一定风速冷却,这称为自然冷却或自然对流散热。

热量在传递过程有一定热阻。

由器件管芯传到器件底部的热阻为RJC,器件底部与散热器之间的热阻为RCS,散热器将热量散到周围空间的热阻为RSA,总的热阻RJA="R"JC+RCS+RSA。

若器件的最大功率损耗为PD,并已知器件允许的结温为TJ、环境温度为TA,可以按下式求出允许的总热阻RJA。

RJA≤(TJ-TA)/PD则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻RSA为RSA≤({T_{J}-T_{A}}over{P_{D}})-(RJC+RCS)出于为设计留有余地的考虑,一般设TJ为125℃。

环境温度也要考虑较坏的情况,一般设TA=40℃60℃。

RJC的大小与管芯的尺寸封装结构有关,一般可以从器件的数据资料中找到。

RCS的大小与安装技术及器件的封装有关。

如果器件采用导热油脂或导热垫后,再与散热器安装,其RCS典型值为0.10.2℃/W;若器件底面不绝缘,需要另外加云母片绝缘,则其RCS可达1℃/W。

PD为实际的最大损耗功率,可根据不同器件的工作条件计算而得。

这样,RSA可以计算出来,根据计算的RSA值可选合适的散热器了。

散热器简介小型散热器(或称散热片)由铝合金板料经冲压工艺及表面处理制成,而大型散热器由铝合金挤压形成型材,再经机械加工及表面处理制成。

它们有各种形状及尺寸供不同器件安装及不同功耗的器件选用。

散热器一般是标准件,也可提供型材,由用户根据要求切割成一定长度而制成非标准的散热器。

散热器的表面处理有电泳涂漆或黑色氧极化处理,其目的是提高散热效率及绝缘性能。

在自然冷却下可提高1015%,在通风冷却下可提高3%,电泳涂漆可耐压500800V。

散热器厂家对不同型号的散热器给出热阻值或给出有关曲线,并且给出在不同散热条件下的不同热阻值。

计算实例一功率运算放大器PA02(APEX公司产品)作低频功放,其电路如图1所示。

器件为8引脚TO-3金属外壳封装。

器件工作条件如下:工作电压VS为18V;负载阻抗RL为4,工作频率直流条件下可到5kH z,环境温度设为40℃,采用自然冷却。

查PA02器件资料可知:静态电流IQ典型值为27mA,最大值为4 0mA;器件的RJC(从管芯到外壳)典型值为2.4℃/W,最大值为2.6℃/W。

器件的功耗为PD:PD=PDQ+PDOUT式中PDQ为器件内部电路的功耗,PDOUT为输出功率的功耗。

PD Q=IQ(VS+|-VS|),PDOUT=V^{2}_{S}/4RL,代入上式PD=IQ(VS+|-VS|)+V^{2}_{S}/4RL=37mA(36V)+18V2/44=21.6W 式中静态电流取37mA。

散热器热阻RSA计算:RSA≤({T_{J}-T_{A}}over{P_{D}})-(R_ {JC}+R_{CS}})为留有余量,TJ设125℃,TA设为40℃,RJC取最大值(RJC="2 ".6℃/W),RCS取0.2℃/W,(PA02直接安装在散热器上,中间有导热油脂)。

将上述数据代入公式得RSA≤{125℃-40℃}over{21.6W}-(2.6℃/W+0.2℃/W)≤1.135℃/WHSO4在自然对流时热阻为0.95℃/W,可满足散热要求。

注意事项1.在计算中不能取器件数据资料中的最大功耗值,而要根据实际条件来计算;数据资料中的最大结温一般为150℃,在设计中留有余地取125℃,环境温度也不能取25℃(要考虑夏天及机箱的实际温度)。

2.散热器的安装要考虑利于散热的方向,并且要在机箱或机壳上相应的位置开散热孔(使冷空气从底部进入,热空气从顶部散出)。

3.若器件的外壳为一电极,则安装面不绝缘(与内部电路不绝缘)。

安装时必须采用云母垫片来绝缘,以防止短路。

4.器件的引脚要穿过散热器,在散热器上要钻孔。

为防止引脚与孔壁相碰,应套上聚四氟乙稀套管。

5.另外,不同型号的散热器在不同散热条件下有不同热阻,可供设计时参改,即在实际应用中可参照这些散热器的热阻来计算,并可采用相似的结构形状(截面积、周长)的型材组成的散热器来代用。

6.在上述计算中,有些参数是设定的,与实际值可能有出入,代用的型号尺寸也不完全相同,所以在批量生产时应作模拟试验来证实散热器选择是否合适,必要时做一些修正(如型材的长度尺寸或改变型材的型号等)后才能作批量生产。

印制电路板的热设计及其实施前言随着电予产品的轻薄小型化、高性能化,IC器件高集成化、引发印制电路板的集成度提高,发热量明显加大,特别是高频IC器件如A/D,D/A类的大量使用以及电路频率点的上移,PCB的热密度越来越大,如果散热问题解决不好,势必引起电路中半导体器件以及其它热敏感器件温度的升高,导致电路工作点的漂移和性能指标的下降,影响电路的稳定性和可靠性;特别对于机载、星载这类特殊环境中工作的电路,。

热设计‘不合理可能会引发整个系统的失效,因此必须高度重视板级电路的热设计。

PCB热设计的目的是采取适当的措施和方法降低元器件的温度和PCB板的温度,使系统在合适的温度下正常工作。

本文主要从减少发热元件的发热量及加快散热等方面探讨板级电路热设计及其实现方法。

1减小发热量PCB中热量的来源主要有三个方面:(1)电子元器件的发热;(2) P c B本身的发热;(3)其它部分传来的热。

在这三个热源中,元器件的发热量最大,是主要热源,其次是PCB板产生的热,外部传入的热量取决于系统的总体热设计,这不在本文讨论范围。

图1元器件的发热量是由其功耗决定的,因此在设计时首先应选用功耗小的元器件,尽量减小发热量。

其次是元器件工作点的设定,一般应选择在其额定工作范围,在此范围内工作时性能佳,功耗小,寿命最长。

功放类器件本身发热量就大,设计时尽量避免满负荷工作。

对于大功率器件应贯彻降额设计的原则,适当加大设计富裕度,这无论是对于加大系统稳定性、可靠性和降低发热量都有好处。

PCB板由于线路本身电阻发热,以及交流、高频激化生热。

PCB是由铜导体和绝缘介质材料组成,一般认为绝缘介质材料不发热。

铜导体图形由于铜本身存在电阻,当电流通过时就发热,象mA(毫安)、uA(微安)级那样的小电流通过时,发热问题可忽略不计,但当大电流(百毫安级以上)通过时就不能忽视。

金属板嵌入多层印制板的中间,其典型结构如图7金属芯板本身也可作为地层使用,其上下层可通过金属化孔(与芯板绝缘)互联,并通过导热孔实现热量在金属芯板内层和表面的传递。

如图7所示,发热元件可通过底部和导热孔直接焊接在板面上,发热器件产生的热直接传递到金属芯板,由金属芯板经导热孔传给接触的安装机箱而散发出去;热量较大时可铣去芯板两边的绝缘层,通过边缘裸露的金属芯板与机座接触散热,因此具有良好的散热效果。

对处于密闭机箱中的电路散热是一种较好的选择金属芯PCB的芯材通常有铝、铜、钢等,后来开发出了覆铜因瓦复合材料(CIC),它不仅具有良好的导热性,而且其热膨胀系数与半导体器件匹配性好,所制成的CIC金属芯板可应用于要求高可靠性、高组装密度、高功率、高性能的军用电子设备中。

在调试或维修电路的时候,我们常提到一个词“**烧了”,这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片,可能很少有人会追究这个词的用法,为什么不是用“坏”而是用“烧”?其原因就是在机电产品中,热失效是最常见的一种失效模式,电流过载,局部空间内短时间内通过较大的电流,会转化成热,热**不易散掉,导致局部温度快速升高,过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。

所以电失效的很大一部分是热失效。

那么问一个问题,如果假设电流过载严重,但该部位散热极好,能把温升控制在很低的范围内,是不是器件就不会失效了呢?答案为“是”。

由此可见,如果想把产品的可靠性做高,一方面使设备和零部件的耐高温特性提高,能承受较大的热应力(因为环境温度或过载等引起均可);另一方面是加强散热,使环境温度和过载引起的热量全部散掉,产品可靠性一样可以提高。

下面介绍下热设计的常规方法。

我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式,有时散热的程度不够,有时又过度散热了,那么何时应该散热,哪种方式散热最合适呢?这可以依据热流密度来评估,热流密度=热量 / 热通道面积。

按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定(如图1),根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度,得出可接受的散热方法。

如温升40℃(纵轴),热流密度0.04W/cm2(横轴),按下图找到交叉点,落在自然冷却区内,得出自然对流和辐射即可满足设计要求。

大部分热设计适用于上面这个图表,因为基本上散热都是通过面散热。

但对于密封设备,则应该用体积功率密度来估算,热功率密度=热量 / 体积。

下图(图2)是温升要求不超过40℃时,不同体积功率密度所对应的散热方式。

比如某电源调整芯片,热耗为0.01W,体积为0.125cm3,体积功率密度=0.1/0.125=0.08W/cm3,查下图得出金属传导冷却可满足要求。

(温升要求为40度时,根据体积功率密度的不同,选择适宜的冷却方式。

适用于密封单元的冷却)按照上图,可以得出冷却方法的选择顺序:自然冷却一导热一强迫风冷一液冷一蒸发冷却。

体积功率密度低于0.122W/cm3传导、辐射、自然对流等方法冷却;0.122-0.43W/cm3强迫风冷;0.43~O.6W/cm3液冷;大于0.6W/cm3蒸发冷却。

注意这是温升要求40℃时的推荐参考值,如果温升要求低于40℃,就需要对散热方式降额使用,0.122时就需要选择强迫风冷,如果要求温升很低,甚至要选择液冷或蒸发冷却了。

这里面还应注意一个问题,是不是强迫风冷能满足散热要求,我们就可以随便选择风扇转速呢,就好像说某件工作,专科学历的知识水平即可胜任,是不是随便抓个大专生就能做好呢,当然不是,风扇的转速与气流流速有直接关系,这里又涉及一个新概念——热阻。

热阻=温度差 / 热耗(单位℃/W)热阻越小则导热性能越好,这个概念等同于电阻,两端的温度差类似于电压,传导的热量类似于电流。

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