影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析
影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析
类别：电子综合
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文章加入时间：2004
年7月9日13:13:13
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
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 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。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。 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3．2 W，选取的散热器为型材散热器SY X－YDE（物理模型如图3所示），散热器各个几何参数如表1所示。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0 9℃／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Qfin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。
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。
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：
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18m m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。
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1．4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。 4)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: 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：由上表数据可知，散热器材料选取铜或者铝对于散热器性能并没有太大影响，这表明限制散热器热阻的一般是固体－流体表面的热阻。如果散热器表面未进行氧化处理，对于散热器热阻和性能有较大影响。所以散热器一般都要进行煮黑氧化处理，降低散热器热阻，减小热源结温，使得器件更安全可靠工作。3 误差分析
选取热源与散热器上的若干点，分别进行软件模拟分析与实际热测量，热测量采用的是HP34970A温度测量仪，测温误差为±0．5℃，得到的结果见表9所示：
从表9可以看出，模拟分析的最大误差为5.7%，满足工程要求。
4 小结
在上述改变散热器各几何参数中，并没有改变基座的几何参数，由于散热器主要是靠肋片增加散热器表面积达到有效散热，基座对于散热器的影响并不明显。而且
改变基座的尺寸在工程实际中不易实现，还会使散热器成本太高。因此一般散热器优化设计时不考虑散热器基座的尺寸。综合以上数据分析可知，散热器肋片的厚度对散热器性能的影响不如散热器其他几何参数的影响明显。而肋片高度对散热器散热性能的影响比肋片长度影响大，适当增加散热器肋片的长度、高度和厚度可以增加散热面积，改善散热效果，但散热器尺寸大到一定程度时，对于散热器散热性能的影响不明显，还会增加体积、重量和成本。因此，在进行散热器优化设计时，应考虑影响散热器散热性能的主要因素，合理选择散热器的几何尺寸，在保证散热器体积小、重量轻的情况下达到最佳的散热效果。
大功率LED灯散热器结构设计
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b62832402.html, 大功率LED灯散热器结构设计 作者：潘裕向文江 来源：《山东工业技术》2018年第05期 摘要：针对大功率LED灯工作时散热性差、灯具光功率减小、灯芯片易老化等问题，对大功率LED灯的散热器结构进行研究。详细介绍了LED灯散热技术、灯具的热分析及散热片的优化设计，并就LED灯散热问题在ANSYS软件中搭建模型进行散热器结构参数设计与热分析。仿真结果表明，通过热分析实现对LED灯散热结构参数设计，理论上在大功率LED灯中安装优化设计后的散热片可以很好的解决灯具工作时的散热问题。 关键词：大功率LED灯；热分析；ANSYS软件 DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/b62832402.html,ki.37-1222/t.2018.05.005 0 引言 发光二极管（Light Emitting Diode，LED）属于21世纪具有好的发展前景的新型冷光源[1]。LED灯的发光原理理就是靠是靠发光二极管内部的PN结里的电子在能带间跃迁进而产生光能，但芯片会出现发热的现象，尤其是大功率型LED。若将多个LED串并联组装成一个模组，其散发出的热量会大大增加。目前，LED整体工作效能不是很好，只有15%-20%的电能量成功转化为光能，而剩余的80%-85%的电能量则通过其它形式转化为热能，致使芯片功率 密度变得很大。在行业内LED器件的散热性整体而言较差，首先，因为发白光的LED灯其发光的光谱中并不包含红外部分，即其工作时产生的热量不能依靠红外辐射进行释放；其次，LED灯具本身的扩散热阻与解除热阻很大，工作时产生热量较多。在LED灯工作时，若散热性不好将会产生十分严重的后果[2]，如缩减LED灯的光能量输出，减少器件的使用寿命，会造成LED发射光的主波长产生偏移等。 近年来，如何使LED灯工作时产生的热能以最快的方式散发出去这一关键问题被国内外学术界关注，进而相对应地进行各种研究。由于LED灯具多采用经验化设计进行散热，散热装置过于传统且专业性不高，导致当前LED灯具的散热问题仍未得到解决。因而，通过对大功率LED灯具的热分析与热设计后进行散热器的结构设计具有及其重要的现实意义。 论文详细介绍了LED灯的散热技术并建立相应散热器模型，然后选取了一款大功率的LED灯作为论文的研究模型，利用ANSYS有限元分析软件[3]对该款LED灯模型进行热分析，得到灯具各点的温度分布与芯片工作时产生的最高温度，在上述测量数据的基础上对该灯的散热结构进行优化设计，最终得到十分满意的散热效果。 1 LED灯散热技术及模型建立 1.1 LED灯散热技术
功率器件热管散热器介绍
功率器件热管散热器介绍 随着功率器件如绝缘栅双极晶体管IGBT及电力电子设备的日趋流行向小型化、大功率和高精度方面发展，除了需要采用先进的元器件和设计新型先进的电子线路外，还需要缩小散热器的体积。因此，通常使用的铝型材散热器或叉指型散热器就很难满足功率器件散热的要求。热管是一种新型高效的传热元件，因为它利用了沸腾吸热和凝结放热两种最强烈的传热机理，因而表现出优异的传热特性，即传热效率高和沿轴向的等温特性好，其热耗散效率比同质量的铜散热器大2~3个数量级。 以热管为散热器件的热管散热器在功率电子设备中的应用是近年才发展起来的一种先进的 高效散热器件。由于热管散热器具有体积小、重量轻、散热效率高等优点，既能提高大功率管的设计使用功率，大大地延长功率管的寿命，简化功率管的散热设计，又能减少功率电子设备的噪音，提高设备的可靠性，降低成本。因此，热管散热器越来越受人们的重视。1．热管的工作原理 热管是密闭封焊的蒸发冷却器件。热管结构包括一个具有毛细管作用的吸液芯和小量能汽化的液体。热量施加于热管的一端，引起液体蒸发，蒸汽流动到热管的另一端，在那里冷凝，释放出潜热。然后，冷凝了的液体通过吸液芯，由毛细管作用流回蒸发端，完成循环如下图所示。
2．热管散热器的主要性能和参数 RGS-Z系列自冷式热管散热器(水平式)和RGS-F系列风冷式热管散热器(重力式) 的性能参数有：散热功率、热阻R Tf、等温性、管壁温升△Tfa、环境工作温度、寿命、安装方式等。现将其中主要参数介绍如下； (1)散热功率 当热管散热器加入热源功率Pc，管壁温升△Tfa不超过50℃时，此热源功率Pc即为该热管散热器的散热功率。 (2)热阻R Tf 当热管散热器加入热源功率的时候，管壁温度Tf和环境温度Ta之差与所加的热功率Pc之比为热管散热器的热阻R Tf，如下式。热管散热器的热阻特性与型材和叉指型散热器的热阻特性相似。在额定的散热功率范围内，热阻R Tf将随热源功率Pc的增加而略有下降，但基本上为一条平坦直线： (3)等温性 在热管散热器的某—端(称加热端)加热源功率Pc，待热平衡后，另一端(称冷端)相对应的地方非常接近于热端的温度，此时，热管散热器的温度梯度相当小，也就是说热管散热器进入了热管工作状态。 (4)管壁温升△Tfa 在额定散热功率内，热管散热器管壁温升△Tfa将随热源功率增加而上外。上升的规律可由下式表示。在允许的范围内，只要热源功率不变，管壁温升是一定的：
电采暖散热器技术性能指标及选用要求
电采暖散热器技术性能指标及选用要求 中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院 路宾戴立生秦素梅张莓 摘要：本文介绍了电采暖散热器的定义和分类，提出了电采暖散热器的技术性能指标，指出在产品标准编制过程中所遇到的效率概念问题、产品节能问题、蓄热问题等，同时归纳总结了选用电采暖散热器的技术要点，特别提出了判别蓄热式电采暖散热器优劣的三个特性，为产品的应用提供了依据。 关键词：电采暖散热器安全温度控制蓄热 1电采暖散热器的定义和特点 1.1电采暖散热器的定义和分类 电采暖散热器是一种以电为能源，将电能直接转化成热能，并通过温度控制器实现对散热器供热控制的采暖散热设备，散热器固定安装在建筑物内。电采暖散热器品种复杂，类型多样，总括来说可依据其放热方式、传热类型以及安装型式来进行分类，电采暖散热器按放热方式可以分为直接作用式和蓄热式；按传热类型可分为对流式和辐射式，其中对流式包括自然对流和强制对流两种；按安装型式又可以分为吊装式、壁挂式和落地式。 直接作用式电采暖散热器是在建筑物需要采暖时，将电能转化为热能，并将热能直接传到建筑物内的电采暖散热器。蓄热式电采暖散热器是将电能转化为热能通过蓄热介质进行储存，在需要时将所储存的热量对建筑物供热的电采暖散热器。对流式电采暖散热器中，空气在散热器内部形成流通通道，并布置空气进口和出口格栅，这也是对流式区别与辐射式的特点，自然对流通过热空气自然向上扩散，冷空气自然向下扩散形成对流换热，强制对流一般借助风机来实现空气的对流换热。 1.2与其它电采暖方式的比较 目前，市场上的电采暖方式主要有以下几种：电热锅炉、电热膜、电热地缆、电取暖器、电采暖散热器等。 1）电热膜：此种供暖方式占用建筑物立体空间，安装空间比较大，不便于用户装修，舒适性差，热空气在上，易产生头热脚凉，而且不能在潮湿场合使用； 2）电热地缆：此种供暖方式同样占用建筑物立体空间，而且对地板、家具的材料和布置有特殊要求，升温时间长，温度反应速度慢，因而造成综合运行费用偏高；这种方式，对施工过程要求较高，造价偏高。电热地缆通常用在伴热系统或融雪。
功率器件热设计及散热计算
功率器件热设计及散热计算 2007-03-29 00:18 本文介绍了功率器件的热性能参数，并根据实际工作经验，阐述了功 率器件的热设计方法和散热器的合理选择。 热设计；功率器件；散热计算；散热器选择 当前，电子设备的主要失效形式就是热失效。据统计，电子设备的失效有 55％是温度超过规定值引起的，随着温度的增加，电子设备的失效率呈指数增长。 所以，功率器件热设计是电子设备结构设计中不可忽略的一个环节，直接决定了 产品的成功与否，良好的热设计是保证设备运行稳定可靠的基础。 功率器件受到的热应力可来自器件内部，也可来自器件外部。若器件的散
热能力有限，则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高， 使得器件可靠性降低，无法安全工作。表征功率器件热能力的参数主要有结温和 热阻。 器件的有源区可以是结型器件(如晶体管)的PN结区、场效应器件的沟道区，也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等。当结温Tj高于周围环境温度Ta时，热量通过温差形成扩散热流，由芯片通过管壳向外散发，散发出的热量随着温差(Tj-Ta)的增大而增大。为了保证器件能够长期正常工作，必须规定一 个最高允许结温 Tj max。Tj max的大小是根据器件的芯片材料、封装材料和可 靠性要求确定的。 功率器件的散热能力通常用热阻表征，记为Rt，热阻越大，则散热能力越差。热阻又分为内热阻和外热阻：内热阻是器件自身固有的热阻，与管芯、外壳材料的导热率、厚度和截面积以及加工工艺等有关；外热阻则与管壳封装的形式 有关。一般来说，管壳面积越大，则外热阻越小。金属管壳的外热阻明显低于塑 封管壳的外热阻。 当功率器件的功率耗散达到一定程度时，器件的结温升高，系统的可靠性 降低，为了提高可靠性，应进行功率器件的热设计。 功率器件热设计主要是防止器件出现过热或温度交变引起的热失效，可分
CPU散热器结构与性能
夏天到来，专注DIY的我们开始对CPU散热器“关怀备至”。其实，这个能让CPU“变废为宝”的小小玩意，始终都是众多DIYer们关心的热门话题，尤其是那些超频发烧友。近期AMD X2处理器不断降价，Intel新双核奔腾、单核酷睿赛扬各显神通，这些低端单/双核超频悍将给主流DIY市场留下了太多的想象空间。跃跃欲试的主流玩家希望购买到最匹配的散热器“压榨”CPU性能。 纵观市场上的CPU散热器，从低端的纯铝鳍片，到中端的纯铜、铝鳍塞铜式、铝鳍压铸铜式、热管式，再到高端的水冷、油冷、半导体制冷、压缩机制冷、干冰制冷、液氮制冷、液氦制冷等等一应俱全。散热方式从被动散热到主动散热，再到主动制冷，品种五花八门，种类极其繁多。 在如此琳琅满目的散热器产品中，如何才能挑选到适合自己的CPU散热器呢？下面我们就从“理论”入手，详细介绍一下各种材质、结构散热器的性能分析。 风冷散热器 作为中低端散热器市场的首要选择，风冷散热器在性价比上获得了很好的平衡。材质普通、结构简单的产品几十元即可买到，应付入门级处理器超频没有问题。而要想获得更高性能，风冷散热器一样可以提供材质高档、结构先进的“前卫”型产品。一套完整的风冷散热器应该是由散热片、风扇和扣具三部分组成，下面我们分别进行介绍。 散热片 1．纯铝散热片 纯铝散热片 这种散热片是目前使用率最高的散热片之一，整体采用纯铝制造。铝是地球上含量最高的金属，成本低和热容低是其主要特点。虽然吸慢，但放热快，散热效果跟其结构和做工成
正比。散热片数越多、底部抛光越好，散热效果越好。其散热原理非常简单：利用散热器上的散热片来增大与空气的接触面积，再利用风扇来加速空气流动从而带走散热片上的热量。采用纯铝材质的散热片价格低廉，搭配低端CPU使用性价比合理。 2．纯铜散热片 纯铜散热片 顾名思义，纯铜散热片的材质为纯铜。因为铜跟铝相比有个先天的优点：热传导效能为412w/mk，比铝的226w/mk提高了将近1倍，但铜也有个先天的缺点：热容太高了。也就是说这种散热片吸热快但放热慢，热量在铜片中大量聚集，需要配合高转速大尺寸风扇才能满足散热需求。 由于铜具有良好的韧性，因此制造上要比铝容易得多。散热片的密度也可以比铝做得更高，散热面积也相应更大，这些都可以弥补其热容高所导致散热慢的不足。但纯铜的成本要比铝高很多，还要搭配更高档次的风扇才能满足散热需求，直接导致纯铜散热器的价格居高不下，目前已经慢慢退出独立散热器的历史舞台。 3．铝鳍塞铜式散热片 铝鳍塞铜式散热片
半导体功率器件的散热设计
半导体功率器件的散热设计 摘要：本文主要阐述功率器件的散热原理及加装散热器的必要性，介绍如何正确选用散热器。 关键词：结温；散热器；散热；热阻 Abstrct: This papermainly expounds the necessityandprinciple of powerdevices withheatradiator,introduceshow to choose the rightradiator. Keyword: junction temperature radiator coolingthermalresistance 引言 半导体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。相关实验已经证明，器件工作温度直接影响其自身的可靠性，但是在功率转换电路中，器件自身会消耗一部分能量，这部分能量会转换为热量，使器件的管芯发热、结温升高，当结温超过器件自身规定的允许值时，电流会急剧增大而使晶体管烧毁。要保证结温不超过允许值，就必须将产生的热量有效的散发出去。 要解决散热问题可以从如下两方面入手，一是通过优化设计方式来减少发热量，如采用通态压降低的器件；另一方面是利用传导、对流、辐射的传热原理，将热量快速释放到周围环境中去，以减少热积累，使器件工作温度降低，如采用合适的散热器。 本文主要针对上述第二个方面进行探讨，分别从热设计相关概念、散热过程、正确选用散热器方法以上三个方面进行分析，以实例介绍方法的有效性。 散热过程是一个非常复杂的过程，影响因素较多，本文仅针对关键参数进行介绍，所有计算均为理想计算，与实际情况会存在一定的偏差。 一、热设计相关参数 1.耗散功率 在电路中功率器件自身消耗的功率。 2.热阻 热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力，即1W的热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。
SRZ型散热器主要技术参数
SRZ型散热器主要技术参数来源：中华干燥网日期：2004-8-19
续表
选择 一、已知条件 进风温度：t1 ℃ 出风温度：t2 ℃ 风量（在进风温度情况下）：G m3/h 蒸汽压力：P kg/cm2 二、根据蒸汽压力P，查饱和蒸汽特性表，查得蒸汽饱和温度 t H℃ 则热效率系数F=（t2-t1）/（t H-t1） 三、根据热效率系数F查曲线图，得到相应的几种的散热排管 及相应风速V 风速范围1.5~7.5m/s 根据实际情况选取排管,风速低时需较大的受风面积,风速较高时空气阻力大,不经济 四、查空气体积随温度变化表，查得t1时的空气体积修正系 数，则理论风量G1（在标准状况下）=G×空气体积修正系数m3/h 五、根据选定的风速V，计算所需的排管受风表面积=G1÷3600
÷V ㎡ 六、根据计算得到的排管受风表面积，查上表选取相应规格的 散热排管型号 七、性能核算 1、加热空气所需的热量Q=0.24×G1×1.2×(t2-t1) kcal/h 2、实际风速V=G1÷3600÷实际受风表面积 m/s,则实际 出风温度t2 3、空气平均温度=(t1+t2)÷2 ℃,从空气比重修正常数 表中查得此温度下的空气比重r kg/m3 4、流经散热器排管的空气重量流速Vr=V·r/a kg/㎡·s a---散热排管有效通风截面系数 R种片距a=0.555 M种片距a=0.562 T种片距a=0.573 C种片距a=0.585 R片距3.2mm M片距4.2mm T片距6.5mm C片距5mm D片距5mm X片距8mm
Z片距6mm 5、根据散热排管传热系数及空气阻力计算公式计算 6、根据所选的散热排管型式,查传热系数的修正系数曲线 得传热系数修正值 散热排管传热系数K及空气阻力△P计算公式 7、根据Q=F·K·[t H-（t1+t2）/2] kcal/h F=n·s F是总散热面积㎡ n是散热器的片数 S单片散热器的散热面积㎡ 计算出需要的散热片片数后圆整。 8、根据上述公式计算实际散热器的散热量及阻力。
SVG功率器件散热结构设计
SVG功率器件散热结构设计 摘要：随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响。其中，各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，导致了一系列不良影响。无功功率的存在，使得电力输电系统和重工业应用领域面临着各种各样的问题和挑战。电力输配电面临电压波动、低功率因数以及电压失稳等问题；重工业应用，特别是快速、冲击性负载，可能导致供电网的电压不平衡、电压波动和闪变等问题。 关键词：散热结构设计SVG Abstract: with the modern power electronic equipment nonlinear load power grid of access, make the power supply quality have been affected. Among them, the of all kinds of power electronic switching device application and load of the frequent volatility is the most main interference sources, led to a series of adverse effects. Reactive power and allows for the existence of electric power transmission system and heavy industry application fields faced all kinds of problems and challenges. Electricity transmission and distribution face voltage fluctuation, low power factor and the voltage stability; Heavy industry application, especially fast, impact load, can lead to GongDianWang voltage unbalance, voltage fluctuations and flicker. Keywords: heat dissipation structure design SVG 引言： SVG是当今最先进的无功补偿装置，能对动态无功负荷的功率因数校正；改善电压调整；提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；降低过电压；减少电压闪烁；减少电压和电流的不平衡。 SVG装置作为电力电子综合应用的大型设备，拥有复杂的电气、电子、控制系统，同时其结构设计的质量直接影响设备性能的好坏。大功率、小型化、轻型化是未来SVG的发展方向。在拓扑结构相似的情况下，产品结构设计将成为SVG生产商提高竞争力的主要因素。国内厂商在结构设计方面的研究与在电力电子应用、控制策略、主电路拓扑结构等方面的研究，相比之下，前者比后者相对滞后。虽然各厂家也致力于产品的结构优化设计，但未引起足够重视，缺乏相关的理论研究。针对这种现状，论文着重介绍了SVG功率器件的散热结构设计的常规思路和案例介绍。 论文以SVG结构设计案例为主线，首先介绍了SVG的一次工作原理以及主要器件；
散热器的选型与计算
散热器的选型与计算 以7805为例说明问题. 设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出. 正确的设计方法是: 首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻. 计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足. 散热器的计算: 总热阻RQj-a=(Tjmax-T a)/Pd Tjmax :芯组最大结温150℃ Ta :环境温度85℃ Pd : 芯组最大功耗 Pd=输入功率-输出功率 ={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2 =5.5℃/W
总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C 其中k:导热率铝为2.08 d:散热器厚度cm A:散热器面积cm2 C:修正因子取1 按现有散热器考虑,d=1.0A=17.6×7+17.6×1×13 算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W, 散热器选择及散热计算 目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 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
电力电子器件
新型电力电子器件 电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。又称功率电子器件。20世纪50年代，电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管。60年代发展起来的晶闸管，因其工作可靠、寿命长、体积小、开关速度快，而在电力电子电路中得到广泛应用。70年代初期，已逐步取代了汞弧闸流管。80年代，普通晶闸管的开关电流已达数千安，能承受的正、反向工作电压达数千伏。在此基础上，为适应电力电子技术发展的需要，又开发出门极可关断晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管等一系列派生器件，以及单极型MOS功率场效应晶体管、双极型功率晶体管、静电感应晶闸管、功能组合模块和功率集成电路等新型电力电子器件。 各种电力电子器件均具有导通和阻断两种工作特性。功率二极管是二端(阴极和阳极)器件，其器件电流由伏安特性决定，除了改变加在二端间的电压外，无法控制其阳极电流，故称不可控器件。普通晶闸管是三端器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，称半控型器件。可关断晶闸管、功率晶体管等器件，其门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，称全控型器件。后两类器件控制灵活，电路简单，开关速度快，广泛应用于整流、逆变、斩波电路中，是电动机调速、发电机励磁、感应加热、电镀、电解电源、直接输电等电力电子装置中的核心部件。这些器件构成装置不仅体积小、工作可靠，而且节能效果十分明显(一般可节电10%～40%)。 单个电力电子器件能承受的正、反向电压是一定的，能通过的电流大小也是一定的。因此，由单个电力电子器件组成的电力电子装置容量受到限制。所以，在实用中多用几个电力电子器件串联或并联形成组件，其耐压和通流的能力可以成倍地提高，从而可极大地增加电力电子装置的容量。器件串联时，希望各元件能承受同样的正、反向电压；并联时则希望各元件能分担同样的电流。但由于器件的个异性，串、并联时，各器件并不能完全均匀地分担电压和电流。所以，在电力电子器件串联时，要采取均压措施；在并联时，要采取均流措施。 电力电子器件工作时，会因功率损耗引起器件发热、升温。器件温度过高将缩短寿命，甚至烧毁，这是限制电力电子器件电流、电压容量的主要原因。为此，必须考虑器件的冷却问题。常用冷却方式有自冷式、风冷式、液冷式(包括油冷式、水冷式)和蒸发冷却式等。 1. 超大功率晶闸管 晶闸管（SCR）自问世以来，其功率容量提高了近3000倍。现在许多国家已能稳定生产8kV / 4kA的晶闸管。日本现在已投产8kV / 4kA和6kV / 6kA的光触发晶闸管（LTT）。美国和欧洲主要生产电触发晶闸管。近十几年来，由于自关断器件的飞速发展，晶闸管的应用领域有所缩小，但是，（由于它的高电压、大电流特性，它在HVDC、静止无功补偿（SVC）、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速应用方面仍占有十分重要的地位。预计在今后若干年内，晶闸管仍将在高电压、大电流应用场合得到继续发展。 现在，许多生产商可提供额定开关功率36MVA （6kV/ 6kA ）用的高压大电流GTO。传统GTO的典型的关断增量仅为3~5。GTO关断期间的不均匀性引起的"挤流效应"使其在关断期间dv/dt必须限制在500~1kV/μs。为此，人们不得不使用体积大、昂贵的吸收电路。另外它的门极驱动电路较复杂和要求较大的驱动功率。但是，高的导通电流密度、高的阻断电压、阻断状态下高的dv/dt耐量和有可能在内部集成一个反并二极管，这些突出的优点仍使人们对GTO感到兴趣。到目前为止，在高压（VBR>3.3kV）、大功率（0.5~20 MVA）牵引、工业和电力逆变器中应用得最为普遍的是门控功率半导体器件。目前，GTO的最高研究水平为6in、6kV / 6kA以及9kV/10kA。为了满足电力系统对1GVA以上的三相逆变功率电压源的需
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）
电源功率器件散热器计算
电源功率器件散热器计算 一、7805 设计事例 设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率 Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W。按照TO-220 封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃，那么 将会达到7805 的 热保护点150℃，7805 会断开输出。 二、正确的设计方法是： 首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品7805 的最高结 温 Tj(max)=125℃，那么允许的温升是65℃。要求的热阻是 65℃/2.45W=26℃/W。 再查7805 的热阻，TO-220 封装的热阻θJA=54℃/W， TO-3 封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均 高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还 是不对的）,所以不论那种封装都必须加散热片。资料里讲到加散热片 的时候，应该加上4℃/W 的壳到散热片的热阻。 计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即 54//x=26， x=50℃/W。其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足。 三、散热片尺寸设计 散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。 基本的计算方法是:
1.最大总热阻θja ＝（器件芯的最高允许温度TJ －最高环境 温度 TA ）/ 最大耗散功率 其中，对硅半导体，TJ 可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降 低可靠性和寿命。 最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。 最大耗散功率见器件手册。 2.总热阻θja＝芯到壳的热阻θjc ＋壳到散热片的θcs ＋散热片到环 境的θsa 其中，θjc 在大功率器件的DateSheet 中都有，例如3---5 θcs对TO220 封装，用2 左右，对TO3 封装，用3 左右，加导热硅脂后， 该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。 散热片到环境的热阻θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为 参考，给出一组数据例子。 a.对于厚2mm 的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（℃/W）的对应关系是： 中间的数据可以估计了。
散热器技术要求
散热器技术要求 一、规范要求 各投标方按照合同供应的产品应符合但不限于以下现行版的国家及行业标准：1．GB/T 13754-2008《采暖散热器热量测定方法》 2．JG/T148—2002《钢管散热器》 4．GB 1764 《漆膜厚度测定法》 5．GB/T 1735 《漆膜耐热性测定法》 6．GB/T 1733 《漆膜耐水性测定法》 7．GB/T 1732 《漆膜耐冲击性测定法》 8．GB/T 1720 《漆膜附着力测定法》 9．GB/T 1727 《涂膜一般制备法》 10．JG/T6－1999《采暖散热器系列参数、螺纹及配件》 11. 05K405 国家建筑标准设计图集《新型散热器选用与安装》 二、技术要求 1．散热器应按标准的图样及技术文件制造，并符合本标准的规定。 2.散热器材质采用优质冷轧钢。散热器采用钢管散热器，高度为800 mm，单片散热量为85W，散热器计算公式为Q=0.7671（ΔT）1.3。钢制散热器材质应符合GB/T699或GB/T700中镇静钢的要求，钢制散热器成品流道壁厚不小于1.5 mm，片头厚度2.0 mm。堵头或堵头排气阀标准为纯铜锻造，外表镀铬，丝扣长度不小于7 mm。 3．散热器工作压力不小于1.0MPa, 且应满足采暖系统的工作压力要求。散热器供回水温度为不高于90℃的热水。标准散热量：钢制散热器的标准散热量不应小于制造厂商明示标准散热量的95%。 4．散热器进水方式为同侧上进下出，进出口中心距为600mm。 5．单片散热器厚度136mm，长度70mm，重量不小于1.95kg/单片，单片散热量不低于172W/片（国标工况Δt=64.5℃下测定）。钢制散热器单柱重量要求：WGT-2-300大于1.0㎏/柱，WGT-2-600大于2.0㎏/柱，WGT-2-1800大于5.0㎏/柱。 6．散热器安装方式为落地安装。
IGCT大功率器件
集成门极换流晶闸管（IGCT） 1.电力电子器件发展 电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“机车’’。现代电力电子技术无论对改造传统-t-业(电力机械、矿冶、交通、化工、轻纺等)，还是对高新技术产业(航天、激光、通信、机器人等)都至关重要，它已迅速发展成为一门独立学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门，毫无疑问，它将成为21世纪重要关键技术之一。 电力电子器件是现代电力电子设备的核心。它们以开关阵列的形式应用于电力变流器中，把相同频率或者不同频率的电能进行交流—直流(整流器)，直流一直流(斩波器)，直流一交流(逆变器)和交流一交流(变频器)变换。这种开关模式的电力电子变换在与国民经济发展密切相关的关键科学技术中有着重要的应用。首先，在节能和环保方面，电力电子变换在能源能量转换和能量输配过程中具有很高的效率，如果用很好的电力电子技术去转换，人类至少可节省约1／3的能源，而未来电力能源中的80％要经过电力电子设备的转换。其次，在信息和通信技术中，通过开关模式的电力电子变化可以为计算机与通信设备提供稳定的可靠的电源。此外，在交通运输中，电动汽车和电力机车的都和电力电子变换密切相关。 “一代器件决定一代电力电子技术。’’现代电力电子技术基本上是随着电力电子器件的发展而发展起来的。从1958年美国通用电气公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。80年代末期和90年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，标志着传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。以功率器件为核心的现代电力电子装置，在整台装置中通常不超过总价值的20％'-'--30％，但是，它对提高装置的各项技术指标和技术性能，却起着十分重要的作用。因此对电力电子器件进行深入的研究和应用是非常重要的。 现代电力电子器件仍然在向大功率、易驱动和高频化方向发展。另外，电力电子模块化是电力电子向高功率密度发展的重要的一步。本文中提到的IGCT就是一种用于中大型电力电子设备中的新型大功率电力电子器件。它的应用使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展，给电力电子成套装置带来了新的飞跃. 1.1 整流管 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管的优点于一体的具有MPS、SPEED和SSD等结构的新型高压快恢复整流管。它们的通态压降为IV左右，反向恢复时间为PIN 整流管的1/2，反向恢复峰值电流为PIN整流管的1/3。
损耗与散热设计
第8章 损耗与散热设计 开关电源是功率设备，功率元器件损耗大，损耗引起发热，导致元器件温度升高，为了使元器件温度不超过最高允许温度，必须将元器件的热量传输出去，需要散热器和良好的散热措施，设备的体积重量受到损耗限制。同时，输出一定功率时损耗大，也意味着效率低。 8.1热传输 电子元器件功率损耗以热的形式表现出来，热能积累增加元器件内部结构温度，元器件内部温度受最高允许温度限制，必须将内部热量散发到环境中，热量通过传导、对流和辐射传输。当损耗功率与耗散到环境的功率相等时，内部温度达到稳态。 1. 传导 传导是热能从一个质点传到下一个质点，传热的质点保持它原来 的位置的传输过程，如图8-1固体内的热传输。热量从表面温度为T 1 的一端全部传递到温度为T 2的另一端，单位时间传递的能量，即功 率表示为 T R T l T T A P ?=-= )(21λ （8-1） 式中 A l R T λ= （8-2） 称为热阻（℃/ W ）；l －热导体传输路径长度(m)；A －垂直于热传输路径的导体截面积(m 2)；λ－棒材料的热导率(W/m ℃)，含90%铝的热导率为220W/ m ℃，几种材料的热导率如表8-1所示;ΔT ＝T 1－T 2温度差(℃)。 例：氧化铝绝缘垫片厚度为0.5mm ，截面积2.5cm 2，求热阻。 解：由表8-1查得λ＝20 W/m ℃，根据式（8-2）得到 3 4 0.5100.120 2.510t R --?==??℃/ W 式（8-1）类似电路中欧姆定律：功率P 相当于电路中电流，温度差;ΔT 相当于电路中电压。 半导体结的热量传输到周围空气必然经过几种不同材料传输，每种材料有自己的热导率，截面积和长度，多层材料的热传输可以建立热电模拟的热路图。图8-2是功率器件由硅芯片的热传到环境的热通路(a)和等效热路(b)。由结到环境的总热阻为 sa cs jc js R R R R ++= （8-3） 上式右边前两个热阻可以按式（8-2）计算，最后一项的热阻在以后介绍的方法计算。如果功率器件损耗功率为P ，则结温为 a sa cs jc j T R R R P T +++=)( （8-4） 式中R jc ， R cs 及R sa 分别表示芯片结到管壳，管壳到散热器和散热 器到环境热阻。除了散热器到环境的热阻R sa 外，其余两个热阻可以按式(8-2)计算。 (a) (b) 图8-2功率器件热传输和等效热路图
散热器设计
散热器设计 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 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 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。 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。 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3．2 W，选取的散热器为型材散热器SYX－YDE（物理模型如图3所示），散热器各个几何参数如表1所示。 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0.9℃／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Qfin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。中国可靠性网https://www.wendangku.net/doc/b62832402.html, 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。
影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析
Analysis of G eometric F actors on E ffect Upon the C apability of H eat Sink of Pow er Component FU 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 resistance EEACC: 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 Devices V ol.26,N o.4 Dec.2003 ①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@https://www.wendangku.net/doc/b62832402.html,或fuguicui@https://www.wendangku.net/doc/b62832402.html,; 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.