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                新闻动态

                大功率器件的散热设计

                发表时间: 2020-12-09 11:50:12

                作者: 热拓电子|水冷散热器|相变热管散热器|流体连接器|水循环

                浏览:

                随着电子技术的不断发展,大功率器件的发热功耗越来越大、热流密度不断增加。产品散热设△计对产品的可靠性有着至关重△要的影响。上々海热拓电子科技有限公司 是以专业研发、生产水冷散热器,相变热管散热器、流体连接器,纯水冷却系统为发展方向的企业,是国内功率器件热管∑ 理解决方案供应商。

                 


                 

                 

                 

                 

                 

                 

                随着电子技术的不断发展,大功率器件的发热功耗越来越大、热流密度不断增加。产品散热设计对产品的可靠性有着至关重要的影响。要对大功率器件进行良好的散热◢设计,首先要了解功率器件的热性能指标,然后通过★选择合适的散热方式,正确的风道设计以及对散热器进行必要的优化分析,最后规范、正▽确的安装散热器使器件达到最佳的散热效果。

                1 器件的热性能参数

                器件厂家会提供器件的焊接温度、封装形式、工作温度范围、器件结点温度限制、内部热阻等信息,这是参数是热拓进行散热设计的基础和前提(具体可来『电咨询13817932587)。下面对一些常用热参数逐一说明:

                TDP—器件热耗散功耗,单位W(瓦),表示器件实际发热量的大小

                Tc–器件壳体温度,单位

                Tj–结点温度,单位。随着结点温︽度的提高,半导体器件性能将会下降。结点温度超过最大限制,器件寿命极度下降甚至▆烧毁。这是进行热设计关注的焦点。

                Ta–环境温度,单位

                Rja–结点到环境的热阻,单位/W

                Rjc–结点到器件壳的←热阻,单位/W

                归根到底,热设计主要任务是要①满足: Tj< Tj(max)并留有适当的余①量(通常要保证有10%以上余量)。

                Tj(max)=P* Rjc+ Tc(max)

                Tc(max)即器件表面的最高温度,很显然散热设计越╲成功,Tc(max)就会越低。

                2 散热方式的选♀择

                系统散热方式的选择应充分♂考虑系统的发〒热功耗,温度/体积/重量要求,防护等级,散热装置的可操作性,价格等诸№多因素,最终选择最适合自己产品的、有效的散热方式。 散热主要分为:自然散热、强迫风冷。液体冷却等。热拓〗电子专注器件散热管理,有※水冷散热器,相变热管散热器、流体连接器等。从目前普遍情况看,主要采用的是风冷散热。下表反映了不同散热方式卐状况下热流密度与温升的关系。

                 

                 

                 

                 


                 

                自然散热:通过空气的自然对流将热■量带到周围空间。这种散热方式可以用在Ψ 发热功率不大,重量,温度等要求不高的场合。优点:结构简单、无噪音、价格低廉。

                强迫风冷:对于发热功耗大ㄨ的器件,选用强迫风冷是很必要的,尤其配合一№些高效能的散热器可以达到理←想的散热效果。因为强迫〇风冷换热效率高,一般是自然散热方式的数倍。优点:散热〖效率高,产品重量可被大幅度降低→。

                3 风机选型←以及风道设计→

                如果系统采用强迫风冷的散热方式,选择合适的散热风机直接决定了系统散热状况【↓。要进行风机选型,首先需要确定系统所需要的散热风量,通过下面的公式计算:


                其中?T表示了系『统进↓/出风口的温『度差。

                风机的选型要结合系统风量需求、系统阻力、风扇特性曲线等要求进行综合评估确认。

                强迫风冷系统风道的实际很关键,风道一般分为送风和抽风两种方式,这两种方式的优缺点分别是:

                送风方式:

                A、风扇出口※附近气流主要为紊流流动,局部换热强烈,宜用于发∮热器件比较集中的情况,此时必须将风扇的主要出风口对准集中的发热元件

                B、吹风时将在设备内形成ㄨ正压,可以防止缝隙中的灰尘进入设备

                C、风扇将不会受到系统散热量的影响,工作在在较低的空气温①度下,风扇寿命较◣长

                抽风方式:

                A、送风均匀,适用于发热器件分布比较◥均匀,风道比较复杂的情况

                B、进入风扇的流动ぷ主要为层流状态

                C、风扇将在出风口高温气流♂下工作,寿命会受影响

                D、系统内形成负压,缝隙中的灰※尘将进入机柜/

                4 散热器优化

                大功率器件散热器优化主要是对散热器基板厚度、齿片厚度,间距,高度,表面⌒ 处理方式等参数进行优化设计。随着@ 计算机仿真技术的不断进步,我们可以依托电子热仿真分析软件对散热器进行优化,优化的结果准确、直观。

                5 正▽确的安装

                正确合理的安装可以保障散热产品良好的发挥其作用,提升产品整体可〗靠性。我们知道:在散热产品安装过程中主︻要是要保证器件与散热器有着良好、充分的表面接触—-使器件与散热器之间的接触热阻尽可能低。

                影响接触热阻的主要因素△有以下几方面原因

                1 接触面平面度

                2 散热产品与热源接触压力

                3 热界面材▂料的选用和涂抹

                高温容易使电▂子产品绝缘性能退化,元器件损坏,材料的热老化,降低产→品的使用寿命。上海热拓√电子科技有限公司 是以专业研发、生产水冷散热器,相变热管散热器、流体连接器,纯水冷却系统为发展方向的企业。为光伏,风力发电,轨道交通,医疗器械、超级计▓算机、智能电网等行业客户▓提供极具竟争力的热管理方案和服务。(欢迎咨询交流13817932587


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