【正文】 對(duì)流換熱系數(shù)，如加導(dǎo)流條等。目前國(guó)際上先進(jìn)的擠壓設(shè)備及工藝已能夠達(dá)到23的高寬比，國(guó)內(nèi)目前高寬比最大只能達(dá)到8。 hc(高空)＝hc(海平面)(p高空/p海平面)...............................………...............(8) hc(高空)，hc(海平面)－分別為高空及海平面的強(qiáng)迫風(fēng)冷對(duì)流換熱系數(shù)，W/ p高空，p海平面－分別為高空及海平面的空氣壓力，帕斯卡 散熱器散熱量計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式表6 強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算方法層流(Ra105)紊流(Ra105)hc＝() λ空氣 hc＝() λ空氣 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略散熱器的導(dǎo)熱熱阻，即假設(shè)模塊的熱量能夠均勻傳遞到散熱器的各表面，此時(shí)計(jì)算出的散熱量為模塊的最大散熱量：Q＝hcF對(duì)流△tη……………………………………(9)hc自然對(duì)流換熱系數(shù)，w/△t散熱器臺(tái)面允許溫升，℃η散熱器齒片效率(%)對(duì)直齒肋：η=th(mb)/(mb)..................................(91) m=(2 hc/λδ0)...............................(911)δ0：肋片根部厚度(m)b: 肋高(m)　　如果QPD，表明散熱器的設(shè)計(jì)不滿足散熱要求，必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。而在紅外區(qū)，一個(gè)良好的發(fā)射體也是一個(gè)良好的吸收體，發(fā)射率和吸收率與物體表面的顏色無(wú)關(guān)。l 安裝元器件的散熱器表面不能進(jìn)行拉絲處理。 在一定冷卻條件下，所需散熱器的體積熱阻大小按表3進(jìn)行成本確定。對(duì)分散式散熱來講，基板厚度一般為36mm為最佳。對(duì)能夠提供足夠的集中風(fēng)冷的場(chǎng)合，可采用真空釬焊、錫焊、鏟齒或插片成型的冷板，其齒間距最小可到2mm。對(duì)通風(fēng)條件較惡劣的場(chǎng)合： ，必須采用強(qiáng)迫風(fēng)冷。晶體管安裝在電路板上，如圖所示，求晶體管能否正常工作。一般較難計(jì)算散熱量在這兩條散熱路徑（表面對(duì)流與PCB導(dǎo)熱）上的分配比例，但經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)于BGA和QFP這樣的封裝，表面無(wú)散熱器時(shí)，PCB導(dǎo)熱量將占總發(fā)熱量的50%或以上，表面加散熱器時(shí)，表面熱阻大幅降低，則PCB導(dǎo)熱量將減小為很小一部分。 底板、隔熱板、屏蔽板、印制板的位置以不要阻礙或阻斷氣流為原則。 ，單靠元器件的引線腿及元器件本身不足充分散熱，應(yīng)采用散熱網(wǎng)、匯流條器等措施。圖4 1盎司環(huán)氧玻璃板電流與銅箔寬度的關(guān)系圖, 需提醒的是，不同的基板材料生產(chǎn)廠家，不同的基板材料，則圖12顯示的電流與銅箔的關(guān)系是不相同的。印制電路板的材料、導(dǎo)電銅箔的厚度、容許溫升將影響到銅箔厚度應(yīng)該多寬、能承受多大電流。 我司推薦的大部分導(dǎo)熱絕緣材料均采用硅橡膠為基體，質(zhì)地較軟，因此，在安裝時(shí)不需要涂硅脂；只有少數(shù)材料如SP400、SPK陶瓷基片等質(zhì)地比較硬的材料必須涂硅脂，要求硅脂必須涂敷均勻。 由于陶瓷基片在安裝時(shí)容易碎裂，所以不推薦使用陶瓷基片。177。 扭緊所有螺栓以加大接觸壓力(注意不應(yīng)殘留過大應(yīng)力)。 當(dāng)利用接觸界面導(dǎo)熱時(shí)，采用下列措施使接觸熱阻減到最小。，應(yīng)嚴(yán)格按照我司TSS0E0102012《大功率管安裝設(shè)計(jì)工藝規(guī)范》中提供的安裝壓力或力矩進(jìn)行裝配，壓力不足會(huì)使接觸熱阻增加，壓力過大會(huì)損壞器件,。 元器件的安裝 元器件的安裝應(yīng)盡量減少元器件殼與散熱器表面間的熱阻，即接觸熱阻。l 溫度敏感的元器件應(yīng)盡量靠近進(jìn)風(fēng)口。 對(duì)于MOSFET器件,在結(jié)殼熱阻Rjc相近的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用25℃下RD(ON)較小的器件。 機(jī)箱的表面處理從熱設(shè)計(jì)角度，無(wú)論機(jī)箱還是散熱器，不推薦表面進(jìn)行任何處理，額外的表面處理對(duì)散熱貢獻(xiàn)較小，卻增加了產(chǎn)品成本。 機(jī)箱的熱設(shè)計(jì) 機(jī)箱的選材 如果需利用模塊的機(jī)箱作為散熱器，則模塊機(jī)箱必須選用鋁合金材料，且模塊內(nèi)壁不得進(jìn)行拉絲處理。如果系統(tǒng)有前維護(hù)的要求，需采用頂部出風(fēng)的風(fēng)道結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)其它部分的密封是必須的，以防止風(fēng)道短路及對(duì)上層配電元器件的影響。另外向機(jī)柜前方出風(fēng)，避免了后出風(fēng)時(shí)靠墻安裝所遇到的阻力。將風(fēng)扇出風(fēng)口和單板保持50mm的距離，可使流場(chǎng)均勻，但將增加高度空間。風(fēng)道13風(fēng)道14風(fēng)道12中如果沒有合適的離心風(fēng)扇型號(hào)可選，可用軸流風(fēng)扇豎放代替，但風(fēng)扇模塊將占用較大高度空間。這種設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)緊湊，風(fēng)量合理分配。底部為電源模塊，自帶風(fēng)扇前后通風(fēng)。下面有三個(gè)插框，風(fēng)道的頂部與底部各有一個(gè)風(fēng)扇框，采用離心風(fēng)扇后排風(fēng)，風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)口前有一定高度的靜壓腔使各單板送風(fēng)均勻?？筛鶕?jù)風(fēng)阻情況增加風(fēng)扇框。風(fēng)道7風(fēng)道8為風(fēng)道6的改進(jìn)版，將風(fēng)扇框與出風(fēng)口作為一體，可節(jié)省高度空間，斜板還有導(dǎo)風(fēng)作用。風(fēng)扇斜放的角度盡量大于45176。如果機(jī)柜中有的插框需要風(fēng)扇冷卻，有的插框自然散熱即可（如發(fā)熱量不大的電源模塊框），則采用獨(dú)立風(fēng)道的方式，結(jié)合風(fēng)道4與風(fēng)道5，均可滿足要求。注意，由于進(jìn)風(fēng)為水平方向，單板的右上區(qū)（拉手條端）將形成回流區(qū)，此處不宜布置熱流量較高的元件和熱敏元件。插框獨(dú)立抽風(fēng)散熱風(fēng)道，適用于各框散熱量都比較大的情況，各插框散熱互不干擾?？拷L(fēng)扇出風(fēng)口的部分換熱最強(qiáng)烈，但要注意風(fēng)扇的HUB附近將形成回流死區(qū)。但如果風(fēng)道中有較大的縫隙，則會(huì)形成氣流部分短路，下面區(qū)域的通風(fēng)量將大大降低。靠近風(fēng)扇的區(qū)域換熱效果最佳，由于風(fēng)道必然存在漏風(fēng)，而且離風(fēng)扇較遠(yuǎn)處流場(chǎng)分布已較均勻，所以上區(qū)域的風(fēng)速相對(duì)較低，換熱比較弱，而且下面區(qū)域的熱量將帶入上插框。 l 盡可能采用空隙率較大的防塵網(wǎng)以減小阻力。 l 保證空氣流通并能夠以較大的風(fēng)速流過較熱的區(qū)域。l 并聯(lián)風(fēng)道應(yīng)根據(jù)各風(fēng)道散熱量的要求分配風(fēng)量, 避免風(fēng)道阻力不合理布局。l 進(jìn)、出風(fēng)口盡量遠(yuǎn)離，防止氣流短路。 產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)要求 散熱器的表面溫度最高處的溫升應(yīng)小于45℃. 模塊內(nèi)部空氣的平均溫升應(yīng)小于20℃。 在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮相應(yīng)的設(shè)計(jì)冗余，以避免在使用過程中因工況發(fā)生變化而引起的熱耗散及流動(dòng)阻力的增加。GBxxxxx89 電力半導(dǎo)體器件用散熱器使用導(dǎo)則GB1145689 電力半導(dǎo)體器件用型材散熱器技術(shù)條件GJB/Z2792 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)匯編,電子設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè) GB/T 1299291 電子設(shè)備強(qiáng)迫風(fēng)冷熱特性測(cè)試方法GB/T 1299391 電子設(shè)備熱性能評(píng)定電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)TSS0E0199001 電子設(shè)備的強(qiáng)迫風(fēng)冷熱設(shè)計(jì)規(guī)范分散式散熱產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)規(guī)范5 規(guī)范內(nèi)容 遵循的原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，平衡熱設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)各種需求。 冷板散熱器 指采用真空釬焊、錫焊、鏟齒或插片工藝成型的齒間距較密，寬高比較大的散熱器。設(shè)計(jì)時(shí)，常需要一個(gè)有代表性的阻力值，以核算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量，這一阻力值稱“設(shè)計(jì)阻力，慣用的方法是取初阻力與終阻力的平均值。 傳熱單元數(shù)NTU為無(wú)因次量，其數(shù)值反映了在給定條件下所需傳熱面積的大小，是一個(gè)反映冷板散熱器綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)。 定性溫度確定對(duì)流換熱過程中流體物理性質(zhì)參數(shù)的溫度。 (Pa) 流阻反映了流體流過某一通道時(shí)所產(chǎn)生的壓力差。2 適用范圍本熱設(shè)計(jì)規(guī)范適用于強(qiáng)迫風(fēng)冷電子設(shè)備設(shè)計(jì)與開發(fā)，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：l 機(jī)殼的選材l 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布局l 器件的選擇l 散熱器的設(shè)計(jì)與選用l 通風(fēng)口的設(shè)計(jì)、風(fēng)路設(shè)計(jì)l 熱路設(shè)計(jì)l 選擇風(fēng)扇3 關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 熱環(huán)境設(shè)備或元器件的表面溫度、外形及黑度，周圍流體的種類、溫度、壓力及速度，每一個(gè)元器件的傳熱通路等情況 熱特性設(shè)備或元器件溫升隨熱環(huán)境變化的特性，包括溫度、壓力和流量分布特征。(λ w/)表征材料熱傳導(dǎo)性能的參數(shù)指標(biāo)，它表明單位時(shí)間、單位面積、負(fù)的溫度梯度下的導(dǎo)熱量。 雷諾數(shù)（Re）雷諾數(shù)的大小反映了流體流動(dòng)時(shí)的慣性力與粘滯力的相對(duì)大小，雷諾數(shù)是說明流體流態(tài)的一個(gè)相似準(zhǔn)則。 肋片的效率表示某擴(kuò)展表面單位面積所能傳遞的熱量與同樣條件下光壁所能傳遞的熱量之比。 冷板的傳熱有效度E衡量冷板散熱器在傳遞熱量方面接近于理想傳熱狀況的程度，它定義為冷板散熱器的實(shí)際傳熱量和理論傳熱量之比，為無(wú)因次量 防塵網(wǎng)的阻力防塵網(wǎng)對(duì)氣流形成阻力。 外部環(huán)境溫度的定義自冷時(shí)指距設(shè)備各主要表面80mm處的溫度平均值；強(qiáng)迫風(fēng)冷（使用風(fēng)扇）時(shí)指距離空氣入口80~200mm截面的溫度平均值。4引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料下列標(biāo)準(zhǔn)包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)的條文。 熱設(shè)計(jì)應(yīng)遵循相應(yīng)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、公司標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)元器件的損耗大小及溫升要求確定是否加裝散熱器。 熱設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，在保證散熱的前提下使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠且體積最小、成本最低。 元器件的熱設(shè)計(jì)指標(biāo)元器件的熱設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)符合TSS0A0204001《器件應(yīng)力降額規(guī)范》，具體指標(biāo)如下： 功率器件的工作結(jié)溫應(yīng)小于最大結(jié)溫的()倍 對(duì)額定結(jié)溫為175℃的功率器件, 工作結(jié)溫小于140℃. 對(duì)額定結(jié)溫為150℃的功率器件, 工作結(jié)溫小于120℃. 對(duì)額定結(jié)溫為125℃的功率器件, 工作結(jié)溫小于100℃. 碳膜電阻　120℃ 金屬膜電阻　100℃壓制線繞電阻 150℃ 涂剝線繞電阻 225 ℃ 變壓器、扼流圈表面溫度 A級(jí) 90 ℃B級(jí) 110 ℃F級(jí) 150 ℃H級(jí) 180 ℃ 電容器的表面溫度 紙質(zhì)電容器 7585℃ 電解電容器 6580℃ 薄膜電容器 7585℃ 云母電容器 7585℃ 陶瓷電容器 7585℃ 系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì) 常見系統(tǒng)的風(fēng)道結(jié)構(gòu)：l 盡量采用直通風(fēng)道，避免氣流的轉(zhuǎn)彎。l 在機(jī)柜的面板、側(cè)板、后板沒有特別要求一般不要開通風(fēng)孔，防止氣流短路。l 要避免風(fēng)道的高低壓區(qū)的短路。l 避免在兩個(gè)熱點(diǎn)之間用一個(gè)小風(fēng)扇來冷卻。 l 高熱器件的位置要求 如果不能消除SWIRL的影響，即無(wú)法保證流出風(fēng)扇框的流場(chǎng)是近似均勻的流場(chǎng)，則必須避免布置高熱器件在流場(chǎng)的旋渦區(qū)域，因?yàn)樵搮^(qū)域風(fēng)速最小。由于機(jī)柜內(nèi)為正壓，灰塵不會(huì)從縫隙進(jìn)入機(jī)柜。下面區(qū)域的熱量依然被帶入上面的區(qū)域。中間插框由于上下風(fēng)扇串聯(lián)，氣流不能充分?jǐn)U散，靠近拉手條和母板的部分風(fēng)速會(huì)比較低，宜將發(fā)熱元器件與熱敏元器件布于單板的中間。機(jī)柜由開孔前門進(jìn)風(fēng)，頂插框可以上出風(fēng)，下面的插框后出風(fēng)。風(fēng)道5風(fēng)道6自然對(duì)流獨(dú)立散熱風(fēng)道，與風(fēng)道4類似，無(wú)風(fēng)扇，機(jī)柜出風(fēng)口在后門的頂部。這樣可以減少風(fēng)扇，降低噪音與成本。避免風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)不利和產(chǎn)生較大的噪音。注意對(duì)于常用的直徑120的風(fēng)扇，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇框的高度將達(dá)3U，比風(fēng)道4中的一體化風(fēng)扇框高1U，但局部散熱效果應(yīng)比風(fēng)道4的情況好，適用于散熱元器件比較集中且分布在風(fēng)量集中區(qū)域的情況。在富士通和三菱電機(jī)的寬帶CDMA樣機(jī)中均采用類似風(fēng)道結(jié)構(gòu)，但風(fēng)扇框直接放在進(jìn)風(fēng)口上面，噪音會(huì)比較大，但鼓風(fēng)換熱強(qiáng)度高，這種方式進(jìn)風(fēng)量會(huì)受一定影響。由中間插框的前面板進(jìn)風(fēng)，裝有防塵網(wǎng)。頂部為離心風(fēng)扇，向單板區(qū)抽風(fēng)冷卻，由機(jī)箱后下方進(jìn)風(fēng)，經(jīng)機(jī)箱前面深約200的風(fēng)道向前下方排出。這是典型的機(jī)箱通風(fēng)風(fēng)道設(shè)計(jì)，采用離心風(fēng)扇抽風(fēng)，向后排出，進(jìn)風(fēng)口在機(jī)箱前下方。如果機(jī)箱高度有限制，可將風(fēng)扇平放，但風(fēng)扇出風(fēng)口上方還是得留有一定出風(fēng)空間，至少40mm，如風(fēng)道4中的風(fēng)扇框一樣，這種方式風(fēng)阻較大，對(duì)風(fēng)量有一定影響，需要采用較大尺寸風(fēng)扇。另外，風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)口距離底板較近，會(huì)產(chǎn)生較大噪音，進(jìn)風(fēng)也受障礙，所以應(yīng)盡量加大距離，距下壁面至少40mm。風(fēng)道16為我司典型的模塊風(fēng)冷、機(jī)柜自冷的電源系統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)，采用并聯(lián)風(fēng)道,每一個(gè)單元都進(jìn)行單獨(dú)通風(fēng)冷卻，單元通風(fēng)可以是吹風(fēng)或抽風(fēng)。 圖2 典型系統(tǒng)風(fēng)道結(jié)構(gòu)示意圖 系統(tǒng)通風(fēng)面積的計(jì)算通風(fēng)口的面積大小應(yīng)為： S＝()(NS模塊)………………(1)S模塊系統(tǒng)通風(fēng)面積 ，m2N每層模塊的總數(shù) S模塊每一個(gè)模塊的通風(fēng)面積, m2 系統(tǒng)前門及防塵網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)散熱的影響 如果前門的進(jìn)風(fēng)口位置滿足要求，并且進(jìn)風(fēng)面積足夠，一般來講，開門與關(guān)門有約25℃差異。 如果不利用機(jī)箱進(jìn)行散熱，則模塊機(jī)箱選材不受限制。 單板級(jí)的熱設(shè)計(jì) 選擇功率器件時(shí)的熱設(shè)計(jì)原則 在其它性能參數(shù)相同的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用允許結(jié)溫Tj高的功率器件（根據(jù)供應(yīng)商手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選）。 對(duì)于IGBT器件，在結(jié)殼熱阻Rjc相近的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用相同門極電阻下開關(guān)能量較小的器件。l 高、大的元器件如電磁元件、電容等不能夠?qū)饬餍纬勺钃酢?為盡量減小傳導(dǎo)熱阻，應(yīng)采用短通路，即盡可能避免采用導(dǎo)熱板或散熱塊把元器件的熱量引到散熱器表面，而元器件直接貼在散熱器表面則是最經(jīng)濟(jì)、最可靠、最有效的散熱措施。 將大功率混合微型電路芯片安裝在比芯片面積大的鉬片上。 盡可能增大接觸面積。 利用合理的緊固件設(shè)計(jì)來保證接觸壓力均勻。177。 對(duì)于輸出部分，由于總是處于出風(fēng)口的位置，一方面通過其功率管表面及散熱器表面的風(fēng)均為熱風(fēng)，另外輸出二極管部分后面總會(huì)有輸出共模電感或差模電感之類的體積較大的器件，影響出風(fēng)，所以該部分的散熱條件總是比較惡劣，為了減小散熱器的壓力，可考慮采用散熱器懸浮的方法去掉功率管與散熱器間的導(dǎo)熱絕緣膜，使功率管直接貼在散熱器上。 PCB板的熱設(shè)計(jì)原則PCB板熱設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是有效地把印制板上的熱引導(dǎo)到外部(散熱器和大氣中)。一般對(duì)1盎司的環(huán)氧玻璃板，如果允許溫升小于10℃(考慮到系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境溫度可能超過70℃) ，