散熱設(shè)計之實用指南散熱設(shè)計之實用指南2022/10/282內(nèi)容傳導(dǎo)輻射對流風(fēng)冷(強迫對流)瞬態(tài)熱沖擊綜合模型輻射與對流綜合設(shè)計示例2022/10/222內(nèi)容傳導(dǎo)2022/10/283傳導(dǎo)P=△T/Rth=λ*A*(T2-T1)/ιRth=ι/(λ*A)ι為熱導(dǎo)體傳輸熱方向上的長度λ為熱導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/m*KA為垂直于熱導(dǎo)體傳輸熱方向的截面積△T為溫差，單位為℃熱量沿著熱傳導(dǎo)介質(zhì)從一端傳遞到另一端的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)

2022/10/223傳導(dǎo)P=△T/Rth=λ*A*(T2022/10/284導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱方式λ金屬與金屬傳導(dǎo)/有硅脂1/0.5金屬陽極化傳導(dǎo)/有硅脂2/1.4鋁/含90%鋁/氧化鋁225/220/16.7銅/青銅/黃銅/康銅/丙銅401/32~153/70~183/20.9/0.177金/銀/殷鋼/鐵317/429/11/71纖維/環(huán)氧樹脂/單層玻璃0.2~0.8/0.3/6.2紙板0.14瓷1.05塑料/泡沫塑料/改性塑料0.06~0.13/0.02~0.046/252022/10/224導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱方式λ金屬與金屬傳導(dǎo)/有2022/10/285傳導(dǎo)例證已知：氧化鋁絕緣墊片厚度0.5mm，截面積2.5cm2，求熱阻。查表得λ=16.7W/(m*K)，則Rth=ι/(λ*A)=0.5*10-3/（16.7*2.5*10-4）2022/10/225傳導(dǎo)例證已知：氧化鋁絕緣墊片厚度0.2022/10/286輻射P=5.7*10-8*E*A*（Ts4-Ta4）Rrth=△T/PP為熱輻射功率E為表面發(fā)射率，黑色陽極氧化E=0.7，磨光鋁E<0.05A為散熱器外廓尺寸(包括葉片，不計散熱片面積)（m2）T為溫度，單位為K熱量以電磁波的形式向空間輻射的現(xiàn)象叫熱輻射0<E<1，黑體輻射E=1Rrth=0.12/A℃/W當(dāng)△T=100，材質(zhì)為黑色陽極化鋁散熱器2022/10/226輻射P=5.7*10-8*E*A*（T2022/10/287表面發(fā)射率列表表面處理方式E鋁+光滑表面，粗糙度1.60.05鋁+粗糙表面，粗糙度6.3~12.50.05鋁+導(dǎo)電氧化0.05鋁+黑色噴塑0.7鋁+白色噴塑0.7鋁+亮黑陽極氧化0.7鋁+噴砂黑色無光陽極氧化0.7鋁+本色陽極氧化0.6不銹鋼0.52022/10/227表面發(fā)射率列表表面處理方式E鋁+光滑表2022/10/288輻射例證已知每邊10cm表面陽極化的黑色立方體，表面溫度Ts=120℃，環(huán)境溫度為Ta=20℃，輻射熱阻為：Rrth=0.12/(6*0.12)=2℃/W2022/10/228輻射例證已知每邊10cm表面陽極化的黑2022/10/289對流Rcth=1/(h*△T*V*A)h為膜層散熱系數(shù)，單位W/m*KA為熱對流通過的垂直表面積，也可是物體總表面積F為翼片間距修正系數(shù)d為垂直高度△T為溫差，單位為℃ρ為流體密度，ν為流體速度，ω為通道寬度，η為流體黏稠度流體內(nèi)部應(yīng)各部分溫度不同而造成相對流動的現(xiàn)象叫對流

Rcth=(d/△T)0.25/(1.34*A*F)當(dāng)高度d<1m時雷詻數(shù)Re=ρ*ν*ω/η2022/10/229對流Rcth=1/(h*△T*V2022/10/2810翼片間距修正系數(shù)一般翼片間距在10~15mm2022/10/2210翼片間距修正系數(shù)一般翼片間距2022/10/2811對流例證已知有一個薄板表面溫度為120℃，環(huán)境溫度為20℃，板高10cm，寬30cm，則：Rcth=1/(1.34*2*0.1*0.3)*(0.1/100)0.25=2.2℃/W2022/10/2211對流例證已知有一個薄板表面溫度為122022/10/2812風(fēng)冷Q=3600P/（c*γ*△T）=P/(0.335*△T)△T為空氣溫升，單位℃，一般為10~15℃c為海拔空氣比熱容，=1.026*103J/(℃*dm3)Q為所需的風(fēng)量，單位m3/h，取1.5~2倍裕量γ為空氣密度，=1.05kg*m3P為散熱量，單位W通過強迫對流手段加大空氣流動以制冷的方法叫風(fēng)冷

2022/10/2212風(fēng)冷Q=3600P/（c*γ*△T）2022/10/2813風(fēng)冷例證已知：已知MOSFET損耗16W，允許溫升10℃

，求風(fēng)扇風(fēng)速。Q=16/(0.335*10)=4.78m3/h考慮裕量，取風(fēng)速10m3/h，約2.7dm3/s2022/10/2213風(fēng)冷例證已知：已知MOSFET損耗12022/10/2814瞬態(tài)熱沖擊Q=C*△T=CT*m*△T=CT*d*V*△TQ為熱量，單位JCT為材料比熱容，單位Cal/(g*K)d為物體或介質(zhì)的密度g/cm3V為體積熱源在開/關(guān)機、瞬態(tài)過載等瞬態(tài)狀態(tài)下，熱傳導(dǎo)已失效所導(dǎo)致的熱過沖叫瞬態(tài)熱沖擊Tj(t)=Pm(t/τ)0.5*Rth+Ta,Pm為階躍幅值假定t<<熱時間常數(shù)，則τ=π*Rth*Cs/42022/10/2214瞬態(tài)熱沖擊Q=C*△T=CT*m*2022/10/2815比熱容材質(zhì)CT銅0.093鐵0.105鋁0.213錫0.054鎳0.106鉬0.06銀0.0562022/10/2215比熱容材質(zhì)CT銅0.093鐵0.102022/10/2816瞬態(tài)熱沖擊例證已知MOS管IRF14905通過啟動時瞬時矩形功率脈沖150W，脈沖寬度20us，占空比D=0.2，查元器件規(guī)格書中給出的瞬態(tài)阻抗曲線圖得Ztjc=0.53W/℃，環(huán)境溫度35℃，于是：

Tj=150*0.53+35=114.5℃實際上，功率脈沖一般不是矩形的，可以用幅值相等、能量（功率時間積分）相等原則求出脈沖寬度2022/10/2216瞬態(tài)熱沖擊例證已知MOS管IRF142022/10/2817綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對流之綜合模型熱源空氣傳導(dǎo)熱阻對流熱阻輻射熱阻風(fēng)冷熱阻2022/10/2217綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對流之綜合模型熱2022/10/2818綜合模型瞬態(tài)模型階躍輸入2022/10/2218綜合模型瞬階躍輸入2022/10/2819輻射與對流綜合Rrth=0.12*△T/100/Ar

℃/WRcth=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)直方形2022/10/2219輻射與對流綜合Rrth=0.12*2022/10/2820輻射與對流綜合Rrth=0.12*△T/100/Ar

℃/WRcth=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)圓形2022/10/2220輻射與對流綜合Rrth=0.12*2022/10/2821設(shè)計示例已知器件結(jié)溫125℃，功耗26W，制造廠給出Rjc=0.9℃/W，使用帶有硅脂的75μm云母墊片（1.3℃/W），其綜合熱阻為0.4℃/W，散熱器安裝處最差環(huán)境溫度是55℃，求散熱器到環(huán)境的熱阻為：Rf=(125-55)/26-(0.9+0.4)=1.39℃/W根據(jù)熱阻可求出該散熱器型材所需的長度。2022/10/2221設(shè)計示例已知器件結(jié)溫125℃，功耗22022/10/2822設(shè)計示例如圖散熱器，已知Ts=120℃，Ta=20℃，求其熱阻Rsa。有效表面積為：Ar=2*0.12*0.08+2*0.06*0.08+0.12*0.06=0.036m2翼片表面積=2*0.08*0.09+16*0.08*0.06=0.0912m2翼片間距為9mm，F(xiàn)=0.78，則Rcth=1/(1.34*A*F)*(d/△T)0.25

=1.76℃/W綜合輻射和對流的熱阻為：Rsa=3.34*1.76/(3.34+1.76)=1.15℃/W則輻射熱阻Rrth=0.12/0.036=3.34℃/W2022/10/2222設(shè)計示例如圖散熱器，已知Ts=1202022/10/2823設(shè)計示例2022/10/2223設(shè)計示例2022/10/2824謝謝！2022/10/2224謝謝！人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進。人有了知識，就會具備各種分析能力，散熱設(shè)計快速入門課件散熱設(shè)計之實用指南散熱設(shè)計之實用指南2022/10/2828內(nèi)容傳導(dǎo)輻射對流風(fēng)冷(強迫對流)瞬態(tài)熱沖擊綜合模型輻射與對流綜合設(shè)計示例2022/10/222內(nèi)容傳導(dǎo)2022/10/2829傳導(dǎo)P=△T/Rth=λ*A*(T2-T1)/ιRth=ι/(λ*A)ι為熱導(dǎo)體傳輸熱方向上的長度λ為熱導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/m*KA為垂直于熱導(dǎo)體傳輸熱方向的截面積△T為溫差，單位為℃熱量沿著熱傳導(dǎo)介質(zhì)從一端傳遞到另一端的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)

2022/10/223傳導(dǎo)P=△T/Rth=λ*A*(T2022/10/2830導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱方式λ金屬與金屬傳導(dǎo)/有硅脂1/0.5金屬陽極化傳導(dǎo)/有硅脂2/1.4鋁/含90%鋁/氧化鋁225/220/16.7銅/青銅/黃銅/康銅/丙銅401/32~153/70~183/20.9/0.177金/銀/殷鋼/鐵317/429/11/71纖維/環(huán)氧樹脂/單層玻璃0.2~0.8/0.3/6.2紙板0.14瓷1.05塑料/泡沫塑料/改性塑料0.06~0.13/0.02~0.046/252022/10/224導(dǎo)熱率列表導(dǎo)熱方式λ金屬與金屬傳導(dǎo)/有2022/10/2831傳導(dǎo)例證已知：氧化鋁絕緣墊片厚度0.5mm，截面積2.5cm2，求熱阻。查表得λ=16.7W/(m*K)，則Rth=ι/(λ*A)=0.5*10-3/（16.7*2.5*10-4）2022/10/225傳導(dǎo)例證已知：氧化鋁絕緣墊片厚度0.2022/10/2832輻射P=5.7*10-8*E*A*（Ts4-Ta4）Rrth=△T/PP為熱輻射功率E為表面發(fā)射率，黑色陽極氧化E=0.7，磨光鋁E<0.05A為散熱器外廓尺寸(包括葉片，不計散熱片面積)（m2）T為溫度，單位為K熱量以電磁波的形式向空間輻射的現(xiàn)象叫熱輻射0<E<1，黑體輻射E=1Rrth=0.12/A℃/W當(dāng)△T=100，材質(zhì)為黑色陽極化鋁散熱器2022/10/226輻射P=5.7*10-8*E*A*（T2022/10/2833表面發(fā)射率列表表面處理方式E鋁+光滑表面，粗糙度1.60.05鋁+粗糙表面，粗糙度6.3~12.50.05鋁+導(dǎo)電氧化0.05鋁+黑色噴塑0.7鋁+白色噴塑0.7鋁+亮黑陽極氧化0.7鋁+噴砂黑色無光陽極氧化0.7鋁+本色陽極氧化0.6不銹鋼0.52022/10/227表面發(fā)射率列表表面處理方式E鋁+光滑表2022/10/2834輻射例證已知每邊10cm表面陽極化的黑色立方體，表面溫度Ts=120℃，環(huán)境溫度為Ta=20℃，輻射熱阻為：Rrth=0.12/(6*0.12)=2℃/W2022/10/228輻射例證已知每邊10cm表面陽極化的黑2022/10/2835對流Rcth=1/(h*△T*V*A)h為膜層散熱系數(shù)，單位W/m*KA為熱對流通過的垂直表面積，也可是物體總表面積F為翼片間距修正系數(shù)d為垂直高度△T為溫差，單位為℃ρ為流體密度，ν為流體速度，ω為通道寬度，η為流體黏稠度流體內(nèi)部應(yīng)各部分溫度不同而造成相對流動的現(xiàn)象叫對流

Rcth=(d/△T)0.25/(1.34*A*F)當(dāng)高度d<1m時雷詻數(shù)Re=ρ*ν*ω/η2022/10/229對流Rcth=1/(h*△T*V2022/10/2836翼片間距修正系數(shù)一般翼片間距在10~15mm2022/10/2210翼片間距修正系數(shù)一般翼片間距2022/10/2837對流例證已知有一個薄板表面溫度為120℃，環(huán)境溫度為20℃，板高10cm，寬30cm，則：Rcth=1/(1.34*2*0.1*0.3)*(0.1/100)0.25=2.2℃/W2022/10/2211對流例證已知有一個薄板表面溫度為122022/10/2838風(fēng)冷Q=3600P/（c*γ*△T）=P/(0.335*△T)△T為空氣溫升，單位℃，一般為10~15℃c為海拔空氣比熱容，=1.026*103J/(℃*dm3)Q為所需的風(fēng)量，單位m3/h，取1.5~2倍裕量γ為空氣密度，=1.05kg*m3P為散熱量，單位W通過強迫對流手段加大空氣流動以制冷的方法叫風(fēng)冷

2022/10/2212風(fēng)冷Q=3600P/（c*γ*△T）2022/10/2839風(fēng)冷例證已知：已知MOSFET損耗16W，允許溫升10℃

，求風(fēng)扇風(fēng)速。Q=16/(0.335*10)=4.78m3/h考慮裕量，取風(fēng)速10m3/h，約2.7dm3/s2022/10/2213風(fēng)冷例證已知：已知MOSFET損耗12022/10/2840瞬態(tài)熱沖擊Q=C*△T=CT*m*△T=CT*d*V*△TQ為熱量，單位JCT為材料比熱容，單位Cal/(g*K)d為物體或介質(zhì)的密度g/cm3V為體積熱源在開/關(guān)機、瞬態(tài)過載等瞬態(tài)狀態(tài)下，熱傳導(dǎo)已失效所導(dǎo)致的熱過沖叫瞬態(tài)熱沖擊Tj(t)=Pm(t/τ)0.5*Rth+Ta,Pm為階躍幅值假定t<<熱時間常數(shù)，則τ=π*Rth*Cs/42022/10/2214瞬態(tài)熱沖擊Q=C*△T=CT*m*2022/10/2841比熱容材質(zhì)CT銅0.093鐵0.105鋁0.213錫0.054鎳0.106鉬0.06銀0.0562022/10/2215比熱容材質(zhì)CT銅0.093鐵0.102022/10/2842瞬態(tài)熱沖擊例證已知MOS管IRF14905通過啟動時瞬時矩形功率脈沖150W，脈沖寬度20us，占空比D=0.2，查元器件規(guī)格書中給出的瞬態(tài)阻抗曲線圖得Ztjc=0.53W/℃，環(huán)境溫度35℃，于是：

Tj=150*0.53+35=114.5℃實際上，功率脈沖一般不是矩形的，可以用幅值相等、能量（功率時間積分）相等原則求出脈沖寬度2022/10/2216瞬態(tài)熱沖擊例證已知MOS管IRF142022/10/2843綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對流之綜合模型熱源空氣傳導(dǎo)熱阻對流熱阻輻射熱阻風(fēng)冷熱阻2022/10/2217綜合模型傳導(dǎo)、輻射、對流之綜合模型熱2022/10/2844綜合模型瞬態(tài)模型階躍輸入2022/10/2218綜合模型瞬階躍輸入2022/10/2845輻射與對流綜合Rrth=0.12*△T/100/Ar

℃/WRcth=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)直方形2022/10/2219輻射與對流綜合Rrth=0.12*2022/10/2846輻射與對流綜合Rrth=0.12*△T/100/Ar

℃/WRcth=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)Rtha=(d/△T)0.25/(1.34*Ac*F)圓形2022/10/2220輻射與對流綜合Rrth=0.12*2022/10/2847設(shè)計示例已