LED散热设计基础知识与规范

热量、热阻和温度是热设计中的重要参数

准数：

1.雷诺数(Reynlods)：雷诺数的大小反映了空气流动时的惯性力与粘滞力的相对大小，雷诺数是说明流体流态的一个相似准则数。雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re<2000 为层流状态，Re>4000

为紊流状态，Re=2000～4000 为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律.流速

的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速υ与最大流速υmax 的比值也是不同的。

2.努塞尔数Nu(Nusseltl)：反映出同一流体在不同情况下的对流换热强弱，是一个说明对

流换热强弱的相似准则数，无量纲数。是传热膜系数α与特征长度L的乘积除以流体热导

率λ所得的数群。定义为：Nu=α·L/λ。L为传热面的几何特征长度(如管式换热器，可

能是管的半径或直径) ，单位是米;α单位为瓦/(米2·开) ;λ单位是瓦(米·开) 。表达式写成Nu=α/α*，则可看出努塞尔数的物理意义，其中α*为λ/L，相当于传热过程仅

以热传导方式进行时的传热分系数。传热计算中可以从Nu求取传热膜系数α

3.普朗特数Pr(Prandtl)：普朗特数是说明流体物理性质对换热影响的相似准则数。空气的

Pr数可直接根据定性温度从物性表中查出。

增强散热的方式以下一些具体的散热增强方式，其实就是根据上述三种基本传热方程来

增加散热量的：

2.3.1 增加有效散热面积。如在芯片表面安装散热器;将热量通过引线或导热绝缘材料

导到PCB板中，利用周围PCB板的表面散热。

2.3.2 增加流过表面的风速，可以增加换热系数。

2.3.3 破坏层流边界层，增加扰动。紊流的换热强度是层流的数倍，抽风时，风道横截

面上速度分布比较均匀，风速较低，一般为层流状态，换热避面上的不规则凸起可以破坏层流状态，加强换热，针状散热器和翅片散热器的换热面积一样，而换热量却可以增加30%，就是这个原因。吹风时，风扇出口风速分布不均，有主要流动方向，局部风速较高，一般为紊流状态，局部换热强烈，但要注意回流低速区换热较差。

2.3.4 尽量减小导热界面的接触热阻。在接触面可以使用导热硅胶(绝缘性能好)或铝

箔等材料。

2.3.5 设法减小散热热阻。在屏蔽盒等封闭狭小空间内的单板器件主要通过空气的受限自然

对流和导热、辐射散热，由于空气的导热系数很小，所以热阻很大。如果将器件表面和金属

壳内侧通过导热绝缘垫接触，则热阻将大大降低，减小温升。

当发热表面温升为40℃或更高时，如果热流密度小于0.04W/cm ，则一般可以通

过自然对流的方式冷却，不必使用风扇。自然对流主要通过空气受热膨胀产生的浮升力使空气不断流过发热表面，实现散热。这种换热方式不需要任何辅助设备，所以不需要维护，成本最低。只要热设计和热测试表明系统通过自然对流足以散热，应尽量不使用风扇。

当散热面热流密度超过0.08W/cm ，就必须采用强迫风冷的方式散热。

迫风冷中风道的设计非常重要。以下是设计的一些基本原则：尽量采用直通风道，避免

流的转弯。在气流急剧转弯的地方，应采用导风板使气流逐渐转向，使压力损失达到最尽量避免骤然扩展和骤然收缩。进出风口尽量远离，防止气流短路。在机柜的面板、侧

后板没有特别要求一般不要开通风孔，防止气流短路。为避免上游插框的热量带入下游

框，影响其散热，可以采用独立风道，分开散热。风道设计应保证插框单板或模块散热

匀，避免在回流区和低速区产生热点。对于并联风道应根据各风道散热量的要求分配风

避免风道阻力不合理布局要避免风道的高低压区的短路

4.2 抽风与吹风的区别

4.2.1 吹风的优缺点

a. 风扇出口附近气流主要为紊流流动，局部换热强烈，宜用于发热器件比较集中的情

况，此时必须将风扇的主要出风口对准集中的发热元件。

b. 吹风时将在机柜内形成正压，可以防止缝隙中的灰尘进入机柜/箱。

c. 风扇将不会受到系统散热量的影响，工作在在较低的空气温度下，风扇寿命较长。

d. 由于吹风有一定方向性，对整个插框横截面上的送风量会不均匀。

e. 在风扇HUB附近和并联风扇之间的位置有部分回流和低速区，换热较差，最好将风

扇与插框保持50mm以上的间距，使送风均匀化。

4.2.2 抽风的特点

a. 送风均匀，适用于发热器件分布比较均匀，风道比较复杂的情况。

b. 进入风扇的流动主要为层流状态。

c. 风扇将在出风口高温气流下工作，寿命会受影响。

d. 机柜内形成负压，缝隙中的灰尘将进入机柜/箱

散热器设计的基本计算(最新整理)

散热器设计的基本计算 一、概念 1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。在每个路径上，必定经过一些不同的介质， 热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。 热路电路 热耗P （W）电流V ab I （A） 温差△T=T1－T2 （℃）电压V ab=V a－V b（V） 热阻R th=△T/P （℃/ W）电阻R=V ab/I （Ω） 热阻串联R th=R th1＋R th2＋…电阻串联R=R1＋R2＋… 热阻并联1/R th=1/R th1＋1/R th2＋…电阻并联1/R=1/R1＋1/R2＋… 2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用—— 在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。 符号——Rth 单位——℃/W。 ?稳态热传递的热阻计算: R th= (T1－T2)/P T1——热源温度（无其他热源）（℃) T2——导热系统端点温度（℃) ?热路中材料热阻的计算: R th=L/(K·S) L——材料厚度（m) S——传热接触面积（m2) 3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所 传递的热量。 符号——K or λ单位——W／m-K，

铝合金10702261900平面 铝合金1050209硅胶垫佳日丰泰 5.0铝合金6063201矽胶套帽佳日丰泰 1.0铝合金6061160相变基膜佳日丰泰 1.4铝合金7075 130矽硅膜鑫鑫顺源0.9铁80导热膏KDS-2 0.84不锈钢17 空气 0.04 二、热设计的目标 1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（T jmax ） ?推荐：器件选型时应达到如下标准 民用等级：T jmax ≤150℃ 工业等级：T jmax ≤135℃军品等级：T jmax ≤125℃ 航天等级：T jmax ≤105℃ ?以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值 器件、内部环境、外壳： △T ≤60℃ 器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。三、计算 1、TO220封装＋散热器 1)结温计算?热路分析 热传递通道：管芯j →功率外壳c →散热器 s →环境空气a

散热片设计准则(参考)

散热片设计一般准则 一、自然对流散热片设计 —-散热片得设计可就包络体积做初步得设计,然后再就散热片得细部如鳍片及底部尺寸做 详细设计 1、包络体积 2、散热片底部厚度 良好得底部厚度设计必须由热源部分厚而向边缘部份变薄,如此可使散热片由热源部份吸收足够得热向周围较薄得部份迅速传递. 底部之厚度关系底部厚度与输入功率得关系 3、鳍片形状 空气层得厚度约２mｍ,鳍片间格需在４mｍ以上才能确保自然对流顺利。但就是却会造成鳍片数目减少而减少散热片面积。 A、鳍片间格变狭窄—自然对流发生减低，降低散热效率。?鳍片间格变大—鳍片变少，表 面积减少。 B、鳍片角度鳍片角度约三度. 鳍片形状 鳍片形状参考值 C、鳍片厚度 当鳍片得形状固定，厚度及高度得平衡变得很重要，特别就是鳍片厚度薄高得情况,会

造成前端传热得困难，使得散热片即使体积增加也无法增加效率 鳍片变薄-鳍片传热到顶端能力变弱?鳍片变厚—鳍片数目减少（表面积减少） 鳍片增高—鳍片传到顶端能力变弱(体积效率变弱）?鳍片变短-表面积减少 4、散热片表面处理 散热片表面做耐酸铝（Alｕｍite）或阳极处理可以增加辐射性能而增加散热片得散热效能,一般而言，与颜色就是白色或黑色关系不大.表面突起得处理可增加散热面积,但就是在自然对流得场合,反而可能造成空气层得阻碍，降低效率。 二、强制对流散热片设计 ——增加热传导系数 (1)增加空气流速这个就是很直接得方法，可以配合风速高得风扇来达成目得， (2)平板型鳍片做横切将平板鳍片切成多个短得部分,这样虽然会减少散热片面,但就 是却增加了热传导系数，同时也会增加压。当风向为不定方向时,此种设计较为适 当.（如摩托车上得散热片） 散热片横切 (3) 针状鳍片设计针状鳍片散热片具有较轻及体积较小得优点,同时也有较高得体积 效率，更重要得就是具有等方向性，因此适合强制对流散热片,如图九所示。鳍片得外型有可分为矩形、圆形以及椭圆形，矩形散热片就是由铝挤型横切而成，圆形则可由锻造或铸造成型,椭圆形或液滴形得散热片热传系数较高，但成型比较不易。?（4)冲击流冷却利用气流由鳍片顶端向底部冲击,这种冷却得方式可以增加热传导性，但就是须注意风得流向配合整体设计。 针状鳍片散热片辐射状鳍片散热片 (3)对于常见得风扇置于散热片上方得下吹设计,由于须配合风扇特性，因此需做更精 确得设计。轴流风扇由于有旋转效应,同时轴得位置风不易吹到，因此许多散热片 设计成辐射状，如图十所示。也有些散热片得顶端设计成长短不一或就是弯曲得形 状用以导风。另外种方式就是采用侧吹得方式,一般而言,侧吹方式得散热片由于气 流可吹过鳍片,而且流阻较少，因此对于高且密得鳍片而言，配合顶端加盖设计以

热设计基础

热设计基础（一）：热即是“能量”，一切遵循能量守恒定律 在开发使用电能的电子设备时，免不了与热打交道。“试制某产品后，却发现设备发热超乎预料，而且利用各种冷却方法都无法冷却”，估计很多读者都会有这样的经历。如果参与产品开发的人员在热设计方面能够有共识，便可避免这一问题。下面举例介绍一下非专业人士应该知道的热设计基础知识。 “直径超过13cm，体积庞大，像换气扇一样。该风扇可独立承担最大耗电量达380W的PS3的散热工作”。 以上是刊登在2006年11月20日刊NE Academy专题上的“PlayStation3”（PS3）拆解报道中的一句话。看过PS3内像“风扇”或“换气扇”一样的冷却机构，估计一定会有人感到惊讶。 “怎么会作出这种设计？” “这肯定是胡摸乱撞、反复尝试的结果。” “应该运用了很多魔术般的最新技术。” “简直就是胡来……” 大家可能会产生这样的印象，但事实上并非如此。 PS3的冷却机构只是忠实于基础，按照基本要求累次设计而成。既没有胡摸乱撞，也不存在魔术般的最新技术。

在大家的印象里，什么是“热设计”呢？是否认为像下图一样，是“一个接着一个采取对策”的工作呢？其实，那并不能称为是“热设计”，而仅仅是“热对策”，实际上是为在因热产生问题之后，为解决问题而采取的措施。 如果能够依靠这些对策解决问题，那也罢了。但是，如果在产品设计的阶段，其思路存在不合理的地方，无论如何都无法冷却，那么，很可能会出现不得不重新进行设计的最糟糕的局面。 而这种局面，如果能在最初简单地估算一下，便可避免发生。这就是“热设计”。正如“设计”本身的含义，是根据产品性能参数来构想应采用何种构造，然后制定方案。也可称之为估计“大致热量”的作业。 虽说如此，但这其实并非什么高深的话题。如果读一下这篇连载，学习几个“基础知识”，制作简单的数据表格，便可制作出能适用于各种情况的计算书，甚至无需专业的理科知识。 第1章从“什么是热”这一话题开始介绍。大家可能会想“那接下来呢”？不过现在想问大家一个问题。热的单位是什么？ 如果你的回答是“℃”，那么希望你能读一下本文。 热是能量的形态之一。与动能、电能及位能等一样，也存在热能。热能的单位用“J”（焦耳）表示。1J能量能在1N力的作用下使物体移动1m，使1g的水温度升高0.24℃。

散热在结构设计中的应用

散热在结构设计中的应用___专栏！ 包括，散热方式的选择，结构的设计，材料选用等 我先根据个人的一点经验，总结出来随便谈谈。 根据热传导的途径来说，散热相应有以下三种主要方式： 一、散热片导热式散热 1、良好接触面：要求发热件与散热片要有良好接触，尽可能降低接触热阻，所以最好有大的接触面，接触面还需要有较高的光洁度，为了弥补因接触面的粗糙而导致的贴合不良，可以在中间涂抹导热脂，可以有效降低接触热阻； 2、良好的导热材料：铜、铝都有较好的导热性能，铜的导热系数虽然优于铝，但铜有密度太高、价格贵的缺点，所以实际应用中铝材是应用最多； 3、散热片固定方式：这个也是比较重要的一环，如果不能把发热件与散热片良好接触，也是无法有效把热量传导到散热器上的，应用中有直接用螺丝钉紧固的，也有用弹簧片压固的，可以根据需要选择设计，需要说明的是，有些功率器件和散热片之间有绝缘要求，中间选用的绝缘材料就一定要选用低热阻的材料，比如：聚脂薄膜、云母片等，实际安装中还要注意固定位置应使用受力均匀分布； 4、散热片的形状：包括页片与基材的形状尺寸，要有尽可能加大散热表面积，这样散热片的热量才能快速与周围空气对流，比如说增加页片数目、在页片上做波浪纹都是好办法；基材要厚一些比较好，长而薄的散热片效率很差，在远端基本上是不起作用的了； 二、对流散热 1、自然对流：发热器件或者散热片的热量可以是依靠自然对流散热，这样的话，发热件或者散热片最好以长边取为垂直方向为佳，而且要尽量使散热片的横断面与水平面方向平行，因为热空气是上升的，这样才比较有利于空气流通，象单面页片式的散热器就比较适合安装在机体背板以自然对流方式散热； 2、强制对流：采用风扇强制吸、排的方式拉动一个风场来加强空气对流，是比较有效的散热方式，可以根据需要选择合适的风扇规格与数目，在设计上要注意的有这么几点： A、各风扇风场方向要一致，不要互相打架，否则效率肯定大打折扣，对机箱内部来说最好有相应的进风口与出风口，可以参考一下下面的附图，是一块显卡的散热设计； B、采用强制风冷时，对于页片式散热片来说，要使页片方向与风道气流方向一致 c、机箱上要根据风场的需要留出相应的散热孔，散热孔并非越多、越大就越好，首先散热孔的大小根据不同的安规等级有相应限制，还要考虑EMI的要求（可以参考一下附图）；另外，重为重要的是：散热孔的分布要与风道气流的流向吻合， 三、辐射散热 这种散热方式给设计者留出的空间相对较少，对于发热器件与散热片来说，表面光洁度越高，辐射效率越差，所以比较廉价而且较有效的一个手段是把铝型材散热器表面做氧化处理，这层氧化层可以大大改善辐射效率（比如，一个表面研磨光洁的散热片，表面辐射率可能在0.1左右，做过氧化处理后，辐射率的值可以升高到1）

散热基本理论分析

散热基本理论分析 【摘要】文章主要介绍散热基本理论，指出散热的三种主要方式，分别为导热、对流换热和辐射换热。三种散热方式在各行各业中的应用各有侧重，对流换热是计算机中最为主要的散热手段，辐射换热是各种高温热力设备中的重要换热方式，而对于TV背光系统，导热是最主要的散热方式。 【关键词】散热背光导热对流辐射 一、散热基本理论 热量的传递有导热、对流换热和辐射换热三种方式。导热指物体内的不同部位因温差而发生的传热，或不同温度的两个物体因直接接触而发生的传热，是最直接和常用的散热方式；对流换热指流体与温度不同的物体表面接触时，对流和导热联合起作用的传热，我们常见的风扇就是利用对流换热原理加快流体流动速度而进行散热。辐射换热指的是两个互不接触且温度不同的物体或介质之间通过电磁波进行的换热，这是各种工业炉、锅炉等高温热力设备中重要的换热方式。 二、导热 导热--物体内的不同部位因温差而发生的传热，或不同温度的两物体因直接接触而发生的传热。从定义中我们不难看出，无论是物体内部的热量传递还是物体与其他物体之间的热量传递都属于导热，传导过程中传递的热量按照Fourier（傅里叶）导热定律计算：Q=λA( Th-Tc)/ξ。其中λ指的是材料的导热系数，A指的是两个物体的接触面积，Th和Tc分别指的是高温和低温面的温度，ξ为两个面之间的距离。 从公式中不难看出导热的效果与材料的导热系数、接触面积和温差成正比，与两个面之间的距离成反比。 导热系数单位为W/（m*℃）表示了该材料的导热能力的大小，一般来说固体的导热系数大于液体，液体的导热系数大于气体，例如纯铜的导热系数高达400W/(m*℃)，纯银的导热系数约为236W/(m*℃)，水的导热系数就只有0.6W(m*℃)，而空气的导热系数更仅仅为0.025W(m*℃)。铝的导热系数高而且密度低，所以大多数的散热器都使用铝合金材料，当然如果为了提供散热性能，可以在铝条上增加铜成分或者使用铜散热器，但代价相对较大，因为铜的价格相对昂贵。 图1.导热 三、对流换热 对流换热--流体与温度不同的物体表面接触时，对流和导热联合起作用的传热，这是计算机系统设备上应用最为广泛的一种散热模式。根据流动的起因不同，对流换热可分为强制对流换热和自然对流换热。

结构设计与热设计

电子电气产品结构设计 在电子行业中的结构设计一般是：在电子设备中，由工程材料按合理的连接方式进行连接，且能安装电子元、器件及机械零、部件，使设备成为一个整体的基础结构，能够实现预定的电气、结构等功能。 而在电子行业中由于各种标准（国家标准、国际标准、行业标准等）对我们的设备提出了不同的要求。如标准YD-T 1095-2000《通信用不间断电源UPS》标准、《UL1778》等。 其中标准要求有： 4.1 环境条件 4.1.1 正常使用条件 环境温度：5°C~40°C；相对湿度≤93%[（40±2）°C，无凝露] 海拔高度应不超过1000m；若超过1000m时按GB/T3859.2规定降容使用。 4.1.2 贮存运输环境及机械条件 温度：-25°C ~ +55°C（不含电池） 振动、冲击条件应符合GB/T 14715-93中的5.3.2规定。 4.2 外观与结构 4.2.1 机箱镀层牢固，漆面均匀，无剥落、锈蚀及裂痕等现象。 4.2.2 机箱表面平整，所有标牌、标记、文字符号应清晰、正确、整齐。 4.2.3 各种开关便于操作，灵活可靠。 4.4 电磁兼容限值 4.4.1传导干扰 在150KHz~30MHz频段内，系统电源线上的传导干扰电平应符合YD/T 983-1998 中5.1表2中规定的限制。 4.4.2 电磁辐射干扰 在30MHz~1000MHz频段内系统的电磁辐射干扰电压电平应符合YD/T 983-1998 中5.2表4中规定的限值。 4.4.3 抗干扰性能要求 应符合YD/T 983-1998中7.3表9中规定的判断准则。 第一讲结构设计与热设计 电子电气行业中的热设计是指，采用适当可靠的方法控制电子设备内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证设备正常运行的安全性和长期运行的可靠性。 在UPS中，主要的热源来自于开关管（IGBT、三极管、二极管等）、磁性元件（变压器、电感等）等。由于开关管体积较小，其热密度较高，开关管的散热主要是采用传导的方式将热量传递到散热器上，再通过对流的方式散发到空气中。磁性元件体积相对较大，其主要的散热方式为对流散热。在UPS的热设计中除了主要考虑开关管、磁性元件外还需要考虑寿命受温度影响很大的电容。 1．结构设计与热设计的关系 1．1开关元件与散热器的安装，安装开关元件与散热器的扭矩应合适，使两者之间有较小的接触热阻：安装扭矩太小不能使元件与散热器良好接触，形成较大的热阻；扭矩过大能导致管荷产生应力和构件产生塑性变形，接触面反而减小，甚至结构破坏。因而在设计安装时应对元件采用厂家或标准中给出的预紧力。在我们产品中开关元件与散热器安装主要有三种方式：

电子产品散热设计方法

产品的热设计方法 介绍 为什么要进行热设计？ 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 介绍 热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 在本次讲座中将学到那些内容 风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。 授课内容 风路的设计方法20分钟 产品的热设计计算方法40分钟 风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟 海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟 热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟 概述 风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。 产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。 热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。 热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计要点 ?机柜的后门(面板)不须开通风口。 ?底部或侧面不能漏风。 ?应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。 ?机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。 ?对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计案例 风路设计方法 自然冷却的风路设计 典型的自然冷机柜风道结构形式 风路设计方法 强迫冷却的风路设计 设计要点 ?如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. ?如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。 ?如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流

散热防热在结构设计中的应用

散热防热在结构设计中的应用 来源：新世纪LED论坛https://www.wendangku.net/doc/9312030428.html, 根据热传导的途径来说，散热相应有以下三种主要方式： 一、散热片导热式散热 1、良好接触面：要求发热件与散热片要有良好接触，尽可能降低接触热阻，所以最好有大的接触面，接触面还需要有较高的光洁度，为了弥补因接触面的粗糙而导致的贴合不良，可以在中间涂抹导热脂，可以有效降低接触热阻； 2、良好的导热材料：铜、铝都有较好的导热性能，铜的导热系数虽然优于铝，但铜有密度太高、价格贵的缺点，所以实际应用中铝材是应用最多； 3、散热片固定方式：这个也是比较重要的一环，如果不能把发热件与散热片良好接触，也是无法有效把热量传导到散热器上的，应用中有直接用螺丝钉紧固的，也有用弹簧片压固的，可以根据需要选择设计，需要说明的是，有些功率器件和散热片之间有绝缘要求，中间选用的绝缘材料就一定要选用低热阻的材料，比如：聚脂薄膜、云母片等，实际安装中还要注意固定位置应使用受力均匀分布； 4、散热片的形状：包括页片与基材的形状尺寸，要有尽可能加大散热表面积，这样散热片的热量才能快速与周围空气对流，比如说增加页片数目、在页片上做波浪纹都是好办法；基材要厚一些比较好，长而薄的散热片效率很差，在远端基本上是不起作用的了； 二、对流散热 1、自然对流：发热器件或者散热片的热量可以是依靠自然对流散热，这样的话，发热件或者散热片最好以长边取为垂直方向为佳，而且要尽量使散热片的横断面与水平面方向平行，因为热空气是上升的，这样才比较有利于空气流通，象单面页片式的散热器就比较适合安装在机体背板以自然对流方式散热； 2、强制对流：采用风扇强制吸、排的方式拉动一个风场来加强空气对流，是比较有效的散热方式，可以根据需要选择合适的风扇规格与数目，在设计上要注意的有这么几点： A、各风扇风场方向要一致，不要互相打架，否则效率肯定大打折扣，对机箱内部来说最好有相应的进风口与出风口；

技术讲座--热设计基础

【技术讲座】热设计基础（一）：热即是“能量”，一切遵循能量守恒定律 在开发使用电能的电子设备时，免不了与热打交道。“试制某产品后，却发现设备发热超乎预料，而且利用各种冷却方法都无法冷却”，估计很多读者都会有这样的经历。如果参与产品开发的人员在热设计方面能够有共识，便可避免这一问题。下面举例介绍一下非专业人士应该知道的热设计基础知识。 “直径超过13cm，体积庞大，像换气扇一样。该风扇可独立承担最大耗电量达380W的PS3的散热工作”。 以上是刊登在2006年11月20日刊NE Academy专题上的“PlayStation3”（PS3）拆解报道中的一句话。看过PS3内像“风扇”或“换气扇”一样的冷却机构，估计一定会有人感到惊讶。 “怎么会作出这种设计？” “这肯定是胡摸乱撞、反复尝试的结果。” “应该运用了很多魔术般的最新技术。” “简直就是胡来……” 大家可能会产生这样的印象，但事实上并非如此。 PS3的冷却机构只是忠实于基础，按照基本要求累次设计而成。既没有胡摸乱撞，也不存在魔术般的最新技术。 在大家的印象里，什么是“热设计”呢？是否认为像下图一样，是“一个接着一个采取对策”的工作呢？其实，那并不能称为是“热设计”，而仅仅是“热对策”，实际上是为在因热产生问题之后，为解决问题而采取的措施。

如果能够依靠这些对策解决问题，那也罢了。但是，如果在产品设计的阶段，其思路存在不合理的地方，无论如何都无法冷却，那么，很可能会出现不得不重新进行设计的最糟糕的局面。 而这种局面，如果能在最初简单地估算一下，便可避免发生。这就是“热设计”。正如“设计”本身的含义，是根据产品性能参数来构想应采用何种构造，然后制定方案。也可称之为估计“大致热量”的作业。 虽说如此，但这其实并非什么高深的话题。如果读一下这篇连载，学习几个“基础知识”，制作简单的数据表格，便可制作出能适用于各种情况的计算书，甚至无需专业的理科知识。 第1章从“什么是热”这一话题开始介绍。大家可能会想“那接下来呢”？不过现在想问大家一个问题。热的单位是什么？ 如果你的回答是“℃”，那么希望你能读一下本文。 热是能量的形态之一。与动能、电能及位能等一样，也存在热能。热能的单位用“J”（焦耳）表示。1J能量能在1N力的作用下使物体移动1m，使1g的水温度升高0.24℃。

风冷散热的设计与计算

风冷散热的设计及计算 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。

轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。 强迫风冷设计 当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。 整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。 鼓风冷却特点是风压大，风量集中。适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。

风冷散热的设计及计算

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风冷散热的设计及计算 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。 轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对

电子热设计

摘要:本文用传统的热设计理论及经验公式对电源模块内的四个50W 大功率管进行了散热设 计，并应用热分析软件Icepak 对理论计算进行了校核,并对方案进行了优化设计。 关键词:功率管散热，散热器，热分析软件，Icepak 1 引言 电源模块内有四个功率管（在同一平面上，分成两排），其两两间距为60mm，管径Φ20mm，每一功率管的发热功率为50W。周围环境温度：+50℃。要求设计一150mm×200mm 的平板肋片式散热器。 根据热设计基本理论，功率器件耗散的热量为 Pc=Δt/RT （W）（１） 式中，Δt 为功率管结温与周围环境温度之差，℃；RT 为总热阻，℃/W； RTj 为功率管的内热阻，RTp 为器件壳体直接向周围环境的换热热阻，RTc 为功率管与散热器 安装面之间的接触热阻，RTf 为散热器热阻。本文旨在尽量减小RTc 和RTf，使系统热阻降低，保证功率管结点温度在允许值之内。 2 任务分析 功率管的温度控制，主要是控制功率管的结温。生产厂一般将器件的最高结温规定为90 ℃~150℃。可靠性研究表明，对于使用功率元件的电子设备长期通电使壳体温度超过100℃， 将导致故障率大大增加。故要求功率管壳体温度，即散热器底板温度（先忽略安装时的接触 热阻）应低于100℃。以下的计算中暂取100℃。 常用散热器主要有叉指型和型材两种。对于叉指散热器，叉指向上对散热较为有利；而 型材散热器则要求底板竖直放置。本设计中若采用叉指型散热器，则200mm×150mm 的底板 占用水平空间较大，不利于PCB 板的排放，故采用型材散热器。型材散热器按照肋片的形式

可分为矩形肋、梯形肋、三角形类、凹抛物线肋等，其中，矩形肋的加工方法最为简单，应 优先考虑。又考虑到性价比及加工工艺性，故采用铝合金作为散热器的材料。 3 散热器设计 3.1 底板的设计 底板的设计包括底板厚度和底板长高尺寸设计。在底板材料确定的条件下，底板的厚度 会影响其本身的热阻，从而影响散热器底板的温度分布和均匀性。查阅部分国家标准，取散 热器底板厚度为6mm。根据经验公式，底板的高度取为150mm（150 和200mm 的较小者）时换热系数较大。 3.2 肋片厚度的设计 无量纲数毕渥数（Biot）小于1 ，即 为肋片起增强散热的判据;实验证实，对于等截面矩形肋，应满足25 . 0 ≤ i B 。为了使Bi 数较小，肋片以薄为宜,但如果肋片厚度过小，将给加工增加困难,本文取肋片厚度δ＝1.5mm。 3.3 肋间距的设计 当散热器尺寸一定时，减小肋片间距，则肋化系数增加，热阻降低；但由于流体的粘滞 作用，肋间距过小将引起换热效果变差。本文取肋片间距为1.2cm。根据这一肋片间距，散热 器上共可布置30 片肋片(分布于两侧)。 3.4 肋片高度的设计 肋片及底板的散热可近似看作自由空间垂直平壁的自然对流换热。定性温度取散热器和 环境温度的平均值75°C， Gr----葛拉晓夫数;

热设计知识

热设计 林小平

热设计

目录 1 传热学基础 (1) 1.1热传导 (1) 1.2 热对流 (1) 1.3 热辐射 (1) 1.4增强散热的方式 (2) 1.5 基本概念 (3) 2 流体力学基础 (5) 2.1 控制方程 (5) 2.2准则参数 (6) 3 散热方式 (7) 3.1 自然冷却 (7) 3.2 强迫空气冷却 (7) 3.3 液体冷却方案 (7) 3.4 冷板冷却 (8) 3.5 热管 (8) 3.6 热电冷却 (8) 3.7 蒸发冷却 (8) 3.8 相变冷却 (9) 3.9 冷却方式选择 (9) 4 热设计要点 (11) 4.1 热设计的基本步骤和流程图 (11) 4.2 热设计应考虑的问题 (12) 4.3 热设计基本要求 (13) 4.4 热设计基本原则 (13) 5 常见热设计 (14) 5.1 风冷设计 (14) 5.2 液体冷却系统的设计 (17)

5.3 冷板设计 (17) 5.4 热管 (19) 6 热仿真 (21) 6.1 仿真模拟的求解过程 (21) 6.2 软件结构 (22) 6.3 边界条件 (23) 7 热测试 (25) 7.1 热测试概述 (25) 7.2 热负载测试过程 (26) 7.3热测试时的注意事项 (27)

1.传热学基础 热量传递的三种基本方式：导热、对流、辐射。 1.1热传导 导热是在同一种介质中由于存在温度梯度所产生的传热现象。 式中：Φ —热流量，W； —比例系数，热导率或导热系数，W/（m·K）； A —传导换热面积，m2； Δt —导热温差，℃或K； δ —厚度，m。 要想获得较为准确的热分析，首先得获得准确的材料的导热系数。 1.2 热对流 热对流是指在流体中不同温度的东西之间有相对的位移产生时所引起的热量传递的过程。自然对流是指因为流体存在密度的差异而导致的各物质间产生相对的运动；而强迫对流是因为机器（泵或风机）相对运动的影响或其他压力差所产生的。 c h c ? ? t 式中：Φc—热流量，W； hc —比例系数，称为对流传热系数,W/（m2·K）； A —换热面积,m2； Δt —流体与壁面的温差，℃或K； 用于指代对流传热性能好坏的是对流传热系数。 1.3 热辐射 热辐射是指物体因为热的原因使得内能向电磁波转化而引起的辐射过程。 式中：Φr—热流量，W；

电子产品散热设计

YEALINK 产品热设计 VCS项目散热预研 欧国彦 2012-12-4 电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 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。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 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。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可 热设计、冷却方式、散热器、热管技术

开关柜结构散热与通风的设计

摘要： 金属封闭式开关设备运行时，因柜内发热元器件比较多，温升过高会引起电器的机械性能和电气性能下降，最后导致高压电器的工作故障，甚至造成严重事故。为了保证高压电器在工作年限内安全运行，必须将柜内温升控制在标准规定的允许温度之内，在开关柜结构设计时，就要考虑散热与通风的设计。 xx词： 开关柜；散热；通风 1开关柜结构散热与通风的设计原则 1.1柜进风口要大于风道进风口，建议比值为 1.5：1。 1.2柜进风口要低于风道进风口。 1.3在柜进风口和风道进风口之间，不应有明显的障碍物和发热器件。 1.4出风口必须和风机配合设计，并尽可能放置于柜体顶部。 1.5柜体出风口，即风道上风口应距风机进风口有一定距离，一般应为100～200mm，使风道中的风在截面上尽可能均匀。 1.6对柜体内无风道的强迫风冷，特别要注意进风口位置和大小的设置，它的设置对冷却效果有极大的影响。 1.7当柜体无防护等级要求，而柜底又没有进线电缆地沟时，柜体可不要底板，也不需要单独设计进风口。 1.8当柜体的防护等级达到IP50，在进风口需加设进风网板过滤时，就要加大进风口的面积，以保证风机的需要，不可使柜内造成负压状态，而不利于散热。必要时要在进风口安装风机，强迫进风以保证冷却需要。

1.9当设计较大的并联风道、特殊风道时，或当设备内无风道而又有多处热源时，柜体设计要和内部设计一起进行，并有效地互相配合。 2自然风冷散热的结构设计 2.1自然风冷散热的设备内部空间应比较宽敞，有较大的散热空间。 2.2设备应有足够的顺畅的空气通道。 （1）设备下部设进风口。如设备无底板及有地沟，可不单独设进风口。 （2）设备上部设出风口。采用不加顶盖、顶盖支起、顶盖冲各种网孔等，而且进出风口尽可能要和柜体防护等级一致， （3）设备内部的发热器件尽可能放置在设备上部，便于散热，并可避免热量影响其它部件。 2.3当有很重的发热部件（大变压器）必须放置在下部时，则应使其上部有较大的空间或空气通道，必要时应将热量引开，另设出风口排气。 3强迫风冷散热与通风的结构设计 3.1结构组成 强迫风冷散热适用于中等功率设备的散热，一般设备功率在7000kW以下。元器件和联接母线由电路已经确定，结构设计的任务是将散热器、风道和风机，科学、合理地组合成强迫风冷系统。由于所选择的散热器的材质、型式、大小的不同；风道的组成型式不同；风机的型式、风量、风压的不同，就使结构组合呈现多样化，也使冷却效果成为系统中多种参数的函数。合理的选型、设计计算、样机实验、修改、定型等过程是达到理想效果的必然途径。 3.2散热效果计算 3.3风道设计 风道是形成强迫风冷散热的重要组成部分，在散热器设计或选定后，风道的基本尺寸也就确定了。风道的设计是和风机的选型配合进行的。风道的型式和尺寸决定风的流向、风速的大小，并决定风冷散热的效果。

散热器结构设计论文

散热器结构设计论文 1锂电池热物理模型 时，Li+从负电极脱离，通过隔膜，嵌入正电极；充电酸锂动力锂电池，其单体电池容量为10Ah，最大电压4.2V，长度为66mm，宽度为18mm，高度为120mm，外壳材料为铝，结构模型如图2，图中为了简化电池模型，忽略极耳影响。如图2，在直角坐标系中，按照能量守恒定律，得到单体电池的导热微分方程：锰酸锂电池在正常工作时，副反应可忽 略不计，产生的热量主要由三部分组成：可逆反应热生成速率Q1，电 化学反应热生成速率Q2，焦耳热生成速率Q3。单体锂电池总热生成速 率7为：通过计算得到单体电池在1C、3C、5C放电时的发热量，如图 3所示。t=0时，电池为充满电状态，因为在放电初期，电压下降幅值 较大，电池发热量也快速上升，同时为了保证锂离子电池组的性能和 循环使用寿命，通常将SOC操纵在0.3～0.7。电池在1C、3C放电时，发热量随时间变化不大；5C放电时，电池发热量急剧上升。在实行电 池组仿真分析时，取发热量相对稳定时的数值作为热源，在1C、3C、 5C的发热量分别为10000、53000、115000W/m3。 2液体冷却方式下锂电池组散热器设计及仿真分析 2.1锂电池组散热器设计图4所示为液体冷却散热器，取5个单体电 池为一个电池组，电池组之间的间隔为冷板，材料为铝。为了降低电 池表面中心位置的温度，在冷板中间设计两个对称的液体通道，入口 通道和出口通道的尺寸为142mm×20mm×20mm，冷板的尺寸为 8mm×66mm×120mm，流体通道的直径为6mm，考虑到电池组两端的冷板所汲取的热量较少，设置两端的液体通道直径相比其他的小1mm。 为4.76mm，整个模型的网格数为585248，如图5所示。在计算过程中，把液体流体看作不可压缩的流体，忽略单体电池的热变形。 2.2.1电池温度分布入口质量流量为0.8g/s，外界环境温度和流体入 口温度为298.15K时，电池组1C、3C、5C放电的温度分布如图6、速

热设计和热分析基础知识培训

热设计和热分析基础知识培训 1 为什么要进行热设计 在许多现代化产品的设计，特别是可靠性设计中，热的问题已占有越来越重要的地位：电子产品：高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。从而导致整个产品的性能下降以至完全失效。这对于无论民用或军用产品都是一个重要问题。 航天产品，如卫星、载人飞船等，对内部温度环境有非常严格的要求；再如宇航员的装备，既要保证宇航员的周围环境，又要灵活、轻便。对于处于宇宙环境中的产品还要考虑超低温的影响等。 建筑方面：环保和节能的要求，冬季的保温和夏季的通风、降温等。各种家电产品自身的热设计和对周围环境的影响。实际上，热设计并不是什么新的东西，在日常生活中，在以往的产品中，都有意无意的使用了热设计，只是没有把它提高到科学的高度，仅仅凭经验在做。比如：在电子产品的设计中，如何合理的布置发热元件，使其尽量远离对温度比较敏感的其它元器件；合理的安排通风器件(风扇等)，通过机箱内、外的空气流动，使得机箱内部的温度不致太高；还有生产厂房中如何合理安排通风和排气设备，以及空调、暖气设备等，以达到冬季的保温和夏季的通风、降温要求，为工人提供一个较为舒适的工作环境。家居方面，则通过暖气、风扇、空调等为居民提供一个较为舒适的生活环境。 各种载人的交通工具，如汽车、火车、飞机等也都需要考虑如何为乘客提供舒适的环境。所有这些，说到底都是与热设计有关的问题，过去要求不高，凭经验就可以基本满足要求。但是，随着技术的进步，要求越来越高，光凭经验就不够了。 1.1 热设计的目的 根据相关的标准、规范或有关要求，通过对产品各组成部分的热分析，确定所需的热控措施，以调节所有机械部件、电子器件和其它一切与热有关的组份的温度，使其本身及其所处的工作环境的温度都不超过标准和规范所规定的温度范围。对于电子产品，最高和最低允许温度的计算应以元器件的耐热性能和应力分析为基础，并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。对于航天产品，必须同时考虑严酷的空间环境(超低温-269。C、太阳辐射、轨道热等) 和内部的热环境，尤其是载人航天器，其热设计的要求也更加复杂和严格，难度也更大。 1.2 热设计的基本问题 1.2.1 发生和耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； 1.2.2 热量以生热(其它能量形式->热能)、导热、对流及辐射进行传递，每种形式传递的热量与其热阻成反比； 1.2.3 热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； 1.2.4 所有的热控系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； 1.2.5 热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决； 1.2.6 热设计中允许有较大的误差–源于各种热条件的不确定性，例如同类电子元器件，其热耗的分散性；空气的湿度使得对流换热的效果有较大不同； 1.2.7 热设计应考虑的因素：包括结构与尺寸、系统各组成部分的功耗、产品的经济性、与所要求的结构和元器件的失效率相应的温度极限、(对于载人航天还要考虑人能忍受的极限条件)、结构和设备、电路等的布局、工作环境(外部环境和内部环境)

散热设计

一、散热设计的一些基本原则： 从有利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于2cm，而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则： 1. 对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其它器件）按纵长方式排列，如图3示；对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其它器件）按横长方式排列。 2. 同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的最上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流最下游。 3. 在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。 4. 对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。 5. 设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。 二、电子设备散热的重要性 在电子设备广泛应用的今天。如何保证电子设备的长时间可靠运行，一直困扰着工程师们。造成电子设备故障的原因虽然很多，但是高温是其中最重要的因素（其它因素重要性依次是振动Vibration、潮湿Humidity、灰尘Dust），温度对电子设备的影响高达60％。 温度和故障率的关系是成正比的，可以用下式来表示： F = Ae-E/KT 其中： F = 故障率, A=常数 E = 功率 K =玻尔兹曼常量(8.63e-5eV/K) T = 结点温度 三、功率芯片有关热的主要参数 随着芯片的集成度、功率密度的日愈提高，芯片的温度越来越成为系统稳定工作、性能提升的绊脚石。作为一个合格的电子产品设计人员，除了成功实现产品的功能之外，还必须充分考虑产品的稳定性、工作寿命，环境适应能力等等。而这些都和温度有着直接或间接的关系。数据显示，45%的电子产品损坏是由于温度过高。可见散热设计的重要性。 如何对产品进行热设计，首先我们可以从芯片厂家提供的芯片Datasheet为判断的基础依。如何理解Datasheet的相关参数呢？下面将对Datasheet中常用的热参数逐一说明。