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不同散熱器參數(shù)的計算公式與散熱安裝要點


來源:www.7683045.cn

         在使用功率器件時最重要的是如何使其產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā) 出去,以獲得高可靠性。 散熱的最一般方法是把器件安裝在散熱器上, 散熱板將熱 量輻射到周圍的空氣中去,以及通過自然對流來散發(fā)熱量。 從散熱器到周圍的空氣的熱流量(P)可由下例表示。

一、計算公式:P=hA*η*△T 

上述公式中h為散熱器總的傳熱導(dǎo)率(W/cm2℃),A 為散熱器的表面積(cm2),η為散熱器效率,△T為散熱器的最高溫度與環(huán)境溫度之差(℃)。上式中h是由輻射及對流來決定,η是由散熱器的形成來決定。 總之,散熱器的表面積越大,與環(huán)境溫度之差越大,散熱板的熱 量輻射越有效。 
(1)輻射散熱:下述近似式表示輻射散熱 hr=2.3×10-11×ε (△T/2+237)3(W/cm2℃) 式中ε 是表面輻射率,隨散熱器的表面狀況而變化。表面研磨光 潔的產(chǎn)品ε =0.05~0.1 也就是說輻射率極差。然而,散熱器表面涂以 涂料,經(jīng)氧化可使ε =1。 
(2)對流散熱:功率器件安裝在裝置的框架上時, 采用對流散熱比輻射散熱更有 效。在一個大氣壓的空氣中,采用對流散熱器的傳導(dǎo)率近似地由下式 表示。 hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2 ℃) 式中,H 是散熱器垂直方向長于水平方向更為有效。 
(3)散熱器效率η:若用薄材料制成散熱器,則離熱源越遠,表面溫度越低,散熱效 果也越差。上述公式是假定溫度都是均在分布的,而實際上在散熱板 的 邊緣部位表面溫度越低。 這種由散熱器本身溫度確定的系數(shù)就是散熱器效率, 它表示散熱 板實際傳遞的熱量與器材安裝部位最高溫度視為均勻分布時的熱量 之比。 η 主要是由所用散熱器的材料大小與厚度來決定的。一般地 說,熱傳導(dǎo)率高的材料如鋁(2.12W/cm2 ℃)及銅(3.85W/cm2 ℃) 而鋼(0.46W/cm2 ℃)就相當(dāng)差了。 
另外,散熱器的厚度以厚些為好,并以跟散熱器的長度平方成比 例為最佳。 

 散熱要求: 
(Ⅰ)表面積盡可能大些 
(Ⅱ)散熱器表面陽極氧化,發(fā)黑處理 
(Ⅲ)散熱器配置應(yīng)使空氣易于流通,以長邊取垂直方向為佳 
(Ⅳ)使用熱傳導(dǎo)率良好的鋁及銅作為散熱器材料 
(Ⅴ)散熱器厚些為好,厚度與長度平方成比例 
 
二、安裝要點:
1.在保證半導(dǎo)體功率器件工作時的實際結(jié)溫小于最大結(jié)溫情況 下,應(yīng)盡量選用體積小,重量輕的規(guī)格。 
2.散熱器效果優(yōu)劣與安裝工藝有密切關(guān)系, 安裝時應(yīng)盡量增大功率器件的高溫風(fēng)機與散熱器的接觸面積,降低接觸熱阻,提高傳熱效果。 
3.如果把接觸熱阻降的更小些, 安裝時在功率器件與散熱器之間 加一薄薄的導(dǎo)熱硅脂,可以降低熱阻 25~30%。 
4.安裝時需要在器件與散熱器之間墊導(dǎo)熱或絕緣墊片, 建議采用 低熱阻材料,如紫銅鉑、鋁鉑或薄云母、聚脂薄膜。 
5.當(dāng)安裝一個器件時,其安裝孔(或組孔)置于散熱器基面的中 心(L/2)位置。當(dāng)安裝兩個或兩個以上器件時其安裝孔(或組孔) 位置在散熱器基面中心線上均布(L/2n)位置。 
6.緊固器件時需保證螺釘扭力一致。 
7.功率器件與散熱器安裝好后, 不宜再對功率器件和散熱器進行 機械加工或整容,否則會產(chǎn)生應(yīng)力,增加接觸熱阻。 
8.單面肋片式散熱器,適于在設(shè)備外部(如安裝在機箱外部)作 自然風(fēng)冷,即利于功率器件的通風(fēng)散熱又可降低機內(nèi)溫升。 
9.自然冷卻后,應(yīng)使散熱器的面平行于水平面的方向:強制風(fēng)冷 時,應(yīng)使氣流的流向平行于散熱器的肋片方向。 

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