【讨论】散热在结构设计中的应用___专栏！

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chenalbert

包括，散热方式的选择，结构的设计，材料选用等

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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）
  
当然现在还有其他多种多样的散热方式，如液体致冷，但基本思路都是围绕这几方面来考虑的，希望大家都来谈谈自己的经验。

风冷时风道设计很重要
散热片与PCB接触处可敷铜，让PCB也导去相当热量
如果成本允许，可用镶铜的铝散热片，以利用铜导热快，铝散热/成本性价比高的优势
  
大概的散热面积估算：
   
           S=发热功率/(传热系数X温差）

可我现在做的产品,完全要密封,但又一定要散热怎么办?
我很想要这方面的资料.谢谢讲解

jyz wrote:
可我现在做的产品,完全要密封,但又一定要散热怎么办?  
  我很想要这方面的资料.谢谢讲解

可以想办法通过外壳散热

常用的一个简化公式P=△T/θj   
p为发热功率  θj为热阻类似与电阻
我还没有搞的太清楚

zj8352 wrote:
常用的一个简化公式P=△T/θj   
  p为发热功率  θj为热阻类似与电阻  
  我还没有搞的太清楚

  
补充一个完整的说明：
  
P=H*A*η*△T
  
P：    散热片与周围空气的热交换总量（W）；
  
H：    散热片的总热传导率（W/CM2*℃），由辐射及对流两方面决定；
  
A：    散热片表面积（CM2）；
  
η：    散热片效率，由散热片的材料及形状决定；
  
△T：散热片的最高温度与周围环境温度之差（℃）

jyz wrote:
可我现在做的产品,完全要密封,但又一定要散热怎么办?  
  我很想要这方面的资料.谢谢讲解

  
尽量把热量通过金属传到机壳上.