散热设计快速入门课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,散热设计之实用指南,散热设计之实用指南,2024/11/14,2,内容,传导,辐射,对流,风冷,(,强迫对流,),瞬态热冲击,综合模型,辐射与对流综合,设计示例,2023/10/92内容传导,2024/11/14,3,传导,P=T/R,th,=*A*(T,2,-T,1,)/,R,th,=/(*A),为热导体传输热方向上的长度,为热导体导热系数，单位,W/m*K,A,为垂直于热导体传输热方向的截面积,T,为温差，单位为,热量,沿着热传导介质从一端传递到另一端的现象叫,热传导,2023/10/93传导P=T/Rth=*A*(T2,2024/11/14,4,导热率列表,导热方式,金属与金属传导,/,有硅脂,1/0.5,金属阳极化传导,/,有硅脂,2/1.4,铝,/,含,90%,铝,/,氧化铝,225/220/16.7,铜,/,青铜,/,黄铜,/,康铜,/,丙铜,401/32153/70183/20.9/0.177,金,/,银,/,殷钢,/,铁,317/429/11/71,纤维,/,环氧树脂,/,单层玻璃,0.20.8/0.3/6.2,纸板,0.14,瓷,1.05,塑料,/,泡沫塑料,/,改性塑料,0.060.13/0.020.046/25,2023/10/94导热率列表导热方式金属与金属传导/有硅,2024/11/14,5,传导例证,已知：氧化铝绝缘垫片厚度,0.5mm,，截面积,2.5cm2,，求热阻。,查表得,=16.7W/(m*K),，则,R,th,=/(*A)=0.5*10,-3,/,（,16.7*2.5*10,-4,）,2023/10/95传导例证已知：氧化铝绝缘垫片厚度0.5,2024/11/14,6,辐射,P=5.7*10,-8,*E*A*,（,T,s,4,-T,a,4,）,R,rth,=T/P,P,为热辐射功率,E,为表面发射率，黑色阳极氧化,E=0.7,，磨光铝,E0.05,A,为散热器外廓尺寸,(,包括叶片，不计散热片面积,),（,m,2,）,T,为温度，单位为,K,热量,以电磁波的形式向空间辐射的现象叫,热辐射,0E1,，,黑体辐射,E=1,R,rth,=0.12/A,/W,当,T=100,，材质为黑色阳极化铝散热器,2023/10/96辐射P=5.7*10-8*E*A*（Ts,2024/11/14,7,表面发射率列表,表面处理方式,E,铝,+,光滑表面，粗糙度,1.6,0.05,铝,+,粗糙表面，粗糙度,6.312.5,0.05,铝,+,导电氧化,0.05,铝,+,黑色喷塑,0.7,铝,+,白色喷塑,0.7,铝,+,亮黑阳极氧化,0.7,铝,+,喷砂黑色无光阳极氧化,0.7,铝,+,本色阳极氧化,0.6,不锈钢,0.5,2023/10/97表面发射率列表表面处理方式E铝+光滑表面,2024/11/14,8,辐射例证,已知每边,10cm,表面阳极化的黑色立方体，表面温度,T,s,=120,，,环境温度为,T,a,=20,，辐射热阻为：,R,rth,=0.12/(6*0.1,2,)=2/W,2023/10/98辐射例证已知每边10cm表面阳极化的黑色,2024/11/14,9,对流,R,cth,=1/(h*T*V*A),h,为膜层散热系数，单位,W/m*K,A,为热对流通过的垂直表面积，也可是物体总表面积,F,为翼片间距修正系数,d,为垂直高度,T,为温差，单位为,为流体密度，,为流体速度，,为通道宽度，,为流体黏稠度,流体内部应各部分温度不同而造成相对流动,的现象叫,对流,R,cth,=(d/T),0.25,/(1.34*A*F),当高度,d1m,时,雷詻数,R,e,=*/,2023/10/99对流Rcth=1/(h*T*V*,2024/11/14,10,翼片间距修正系数,一般翼片间距,在,1015mm,2023/10/910翼片间距修正系数一般翼片间距,2024/11/14,11,对流例证,已知有一个薄板表面温度为,120,，环境温度为,20,，,板高,10cm,，宽,30cm,，则：,R,cth,=1/(1.34*2*0.1*0.3)*(0.1/100),0.25,=2.2/W,2023/10/911对流例证已知有一个薄板表面温度为120,2024/11/14,12,风冷,Q=3600P/,（,c*T,）,=P/(0.335*T),T,为空气温升，单位，一般为,1015,c,为海拔空气比热容，,=1.026*10,3,J/(*dm,3,),Q,为所需的风量，单位,m,3,/h,，取,1.52,倍裕量,为空气密度，,=1.05kg*m,3,P,为散热量，单位,W,通过强迫对流手段加大空气流动以制冷的方法叫,风冷,2023/10/912风冷Q=3600P/（c*T）=,2024/11/14,13,风冷例证,已知：已知,MOSFET,损耗,16W,，允许温升,10,，求风扇风速。,Q=16/(0.335*10)=4.78,m,3,/h,考虑裕量，取风速,10m,3,/h,，约,2.7dm,3,/s,2023/10/913风冷例证已知：已知MOSFET损耗16,2024/11/14,14,瞬态热冲击,Q=C*T=C,T,*m*T=C,T,*d*V*T,Q,为热量，单位,J,C,T,为材料比热容，单位,Cal/(g*K),d,为物体或介质的密度,g/cm,3,V,为体积,热源在开,/,关机、瞬态过载等瞬态状态下，热传导已失效所导致的热过冲叫,瞬态热冲击,T,j,(t)=P,m,(t/),0.5,*R,th,+Ta,P,m,为,阶跃,幅值,假定,t,热时间常数，则,=*Rth*Cs/4,2023/10/914瞬态热冲击Q=C*T=CT*m*,2024/11/14,15,比热容,材质,C,T,铜,0.093,铁,0.105,铝,0.213,锡,0.054,镍,0.106,钼,0.06,银,0.056,2023/10/915比热容材质CT铜0.093铁0.105,2024/11/14,16,瞬态热冲击例证,已知,MOS,管,IRF14905,通过启动时瞬时矩形功率脉冲,150W,，,脉冲宽度,20us,，占空比,D=0.2,，查元器件规格书中给出的瞬,态阻抗曲线图得,Z,tjc,=0.53W/,，环境温度,35,，于是：,T,j,=150*0.53+35=114.5,实际上，功率脉冲一般不是矩形的，可以用幅值相等、,能量（功率时间积分）相等原则求出脉冲宽度,2023/10/916瞬态热冲击例证已知MOS管IRF149,2024/11/14,17,综合模型,传导、辐射、对流之综合模型,热源,空气,传导热阻,对流热阻,辐射热阻,风冷热阻,2023/10/917综合模型传导、辐射、对流之综合模型热源,2024/11/14,18,综合模型,瞬,态,模,型,阶跃输入,2023/10/918综合模型瞬阶跃输入,2024/11/14,19,辐射与对流综合,R,rth,=0.12*T/100/A,r,/W,R,cth,=(d/T),0.25,/(1.34*A,c,*F),R,tha,=(d/T),0.25,/(1.34*A,c,*F),直方形,2023/10/919辐射与对流综合Rrth=0.12*,2024/11/14,20,辐射与对流综合,R,rth,=0.12*T/100/A,r,/W,R,cth,=(d/T),0.25,/(1.34*A,c,*F),R,tha,=(d/T),0.25,/(1.34*A,c,*F),圆形,2023/10/920辐射与对流综合Rrth=0.12*,2024/11/14,21,设计示例,已知器件结温,125,，功耗,26W,，制造厂给出,R,jc,=0.9/W,，,使用带有硅脂的,75m,云母垫片（,1.3/W,），其综合热阻,为,0.4/W,，散热器安装处最差环境温度是,55,，求散热,器到环境的热阻为：,R,f,=(125-55)/26-(0.9+0.4)=1.39/W,根据热阻可求出该散热器型材所需的长度。,2023/10/921设计示例已知器件结温125，功耗26,2024/11/14,22,设计示例,如图散热器，已知,T,s,=120,，,T,a,=20,，求其热阻,R,sa,。,有效表面积为：,Ar=2*0.12*0.08+2*0.06*0.08+0.12*0.06=0.036m,2,翼片表面积,=2*0.08*0.09+16*0.08*0.06=0.0912m,2,翼片间距为,9mm,，,F=0.78,，则,R,cth,=1/(1.34*A*F)*(d/T),0.25,=1.76/W,综合辐射和对流的热阻为：,R,sa,=3.34*1.76/(3.34+1.76)=1.15/W,则辐射热阻,R,rth,=0.12/0.036=3.34/W,2023/10/922设计示例如图散热器，已知Ts=120,2024/11/14,23,设计示例,2023/10/923设计示例,2024/11/14,24,谢谢！,2023/10/924谢谢！,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,散热设计快速入门课件,