山东万硕光电设备有限公司

网站首页 > 技术应用 > 解决方案

散热设计

2019-11-16 09:35:10 山东万硕光电设备有限公司 阅读

散热设计

1. 概要设计阶段

1.1. 确定系统各项需求后根据以下规范对系统进行概要设计

1.2. 确定系统散热方式

1.3. 工程师根据客户要求或初步结构布局确定散热模式,常用散热模式分自然散热,强迫风冷、液体冷却等。

1.4. 自然散热:主要靠自然对流将热量带到周围空间,适合发热功率不大,温度要求不高的场所。 优点:结构简单,无噪音,价格低廉。

1.5. 强迫风冷:适用于发热功耗大的器件,强迫风冷效率高,一般为自然散热反方式的数倍,优点:效率高。缺点:易产生噪音

1.6. 液体冷却:适用于发热功耗大的器件,效率高。优点:效率高,噪音低或无。缺点:成本高。

2. 根据计算热流密度可判断系统所需的散热形式:

2.1. 计算方式:将元件的功耗除以散热器表面积可得热流密度。

2.2. 选用原则参照以下规范:

2.2.1. 对于通风条件较好的场合:散热器表面热流密度小于0.039W/CM^2 可采用自然风冷

2.2.2. 对于通风条件较恶劣的场合:散热器表面热流密度小于0.024W/CM^2 可采用自然风冷

2.2.3. 对于通风条件较好的场合:散热器表面热流密度大于0.039W/CM^2 而小于0.078 W/CM^2,必须采用强迫风冷

2.2.4. 对于通风条件较恶劣的场合:散热器表面热流密度大于0.024W/CM^2 而小于0.078 W/CM^2,必须采用强迫风冷

如对表面温度有明确温升限制的情况,可根据下表内选择散热模式:

图片1.png 

2.3. 选择合理元器件:优先选用散热性能较好的元器件

2.3.1. 不同的封装形式元件的散热性能有较大差别,元件的热阻可从元件的规格书中获得,在设计允许的条件下优选热阻较小的封装形式。

图片2.png

图片3.png

2.4. 对元器件进行降额使用

在平衡成本的前提条件下可降低元器件的功率,以此增大元器件的参数余量,减少发热。一般降额系数取0.5~0.8之间。

2.5. 科学的安装元器件

      A)电阻; 

图片4.png

大尺寸水平安装、预留足够的变形空间、贴片下面预留0.13-0.16mm热阻最小

B)变压器

图片5.png图片6.png

 

下面留孔,表面发黑

2.6. 合理选用散热器

散热器种类繁多,合理的选用散热器可以提高散热效率降低成本。

2.6.1. 常用的散热器

常用散热器有铝挤型,钣金冲压,热管,陶瓷散热器等。

价格水平一般:  陶瓷散热器<钣金冲压<铝挤型<热管

散热能力:  钣金冲压>铝挤型>热管

陶瓷散热器一般用于辐射式散热

图片7.png

2.6.2. 常用的肋片形状设计

      图片8.png

2.7. 表面染黑对散热的影响

物体的表面黑度对辐射散热有明显的影响,设计时遵循以下原则:

2.7.1. 高于50度的情况下,增加黑度可有效增大辐射散热,提高散热效率。

2.7.2. 对于强制对流情况,射散热作用微弱,可忽略黑度的影响;

2.7.3. 对于表面温度低于50度的情况,辐射散热作用微弱,可忽略黑度的影响;

图片9.png

2.8. 减小接触热阻

 

2.8.1. 涂薄层导热胶可有效减少接触热阻,增大散热速度

图片10.png图片11.png 

 

2.8.2. 增大接触压力( ≥200N/CM²)亦能减少接触热阻 

          图片12.png

2.9. 合理设计散热孔

      通风孔面积计算可根据以下公式计算

    图片13.png图片14.png

散热孔的位置应合理,控制风路遵循以下原则:

图片15.png

 

2.10. 合理选用风扇及结构

常用风扇有两种:轴流式风扇和鼓风机式风扇,轴流式风扇使用较多。轴流式风扇安装应尽可能利用烟窗效应。

图片16.png

图片17.png

           

优                     差

 

2.11. 合理设计风道

   风道的设计直接影响产品内部的空气流动,合理的风道设计可提高散热效率。

 

2.11.1. 风道必需侧密封,风道流经各主要热源;

 

2.11.2. 进口形状参考以下设计参数: 

 

          图片18.png

 

 

 

2.11.3. 增加紊流器可提高风道的效率: 

图片19.png

 

在考虑以上设计规范同时结合产品结构要求确定大致的散热布局及结构。

 


Copyright @ 2019 山东万硕光电设备有限公司  联系电话:0533-3599957 传真:0533-3599955  鲁ICP备15036128号-1gongshi1.png