5.3.4 系統(tǒng)前門(mén)及防塵網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)散熱的影響
如果前門(mén)的進(jìn)風(fēng)口位置滿(mǎn)足要求，并且進(jìn)風(fēng)面積足夠，一般來(lái)講，開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)有約2-5℃差異。
如果需在系統(tǒng)上加防塵網(wǎng)，即使采用粗效的防塵網(wǎng)，也將帶來(lái)5-10℃的差異。
5.4 模塊級(jí)的熱設(shè)計(jì)
5.4.1 模塊損耗的計(jì)算方法
模塊的損耗可由下式計(jì)算.
Pdiss=(1/η-1)Pout………………………………………(4)
Pdiss -- 模塊的損耗,W
Pout--模塊的輸出功率,W
η--模塊的效率
功率損耗Pdiss是由于發(fā)熱器件的發(fā)熱而引起的，這些發(fā)熱器件包括開(kāi)關(guān)管（MOSFET，IGBT），整流管（整流二極管及FRED），濾波電感，變壓器以及開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)等。
5.4.2 機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)
5.4.2.1 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，材料的厚度不得低于1.5mm。
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。
5.4.2.2 模塊的散熱量的計(jì)算
5.4.2.2.1對(duì)密封機(jī)箱
QT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/3)Δt1.25+4σSεTm3ΔT...(5)
S= Ss+St+Sb

如果計(jì)算出的散熱量QT≤需求散熱量Q，則必須選用通風(fēng)機(jī)箱。
5.4.2.2.2 對(duì)通風(fēng)機(jī)箱
QT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/3)Δt1.25+4σSεTm3Δt+1000uAΔT ..……...(6)
QT -模塊的耗散功率，W
Ss－機(jī)箱側(cè)面內(nèi)壁的有效面積，m2
St 朹機(jī)箱頂部面積，m2
Sb-機(jī)箱的底面積，m2
Δt-風(fēng)道進(jìn)出口溫差，℃
σ－斯－波爾茲曼常數(shù)，為5.67³10-8W/m2.K
ε-輻射系數(shù)
Tm＝（T+Ta）/2
T-機(jī)箱的表面溫度，K
Ta－環(huán)境溫度，K
u- 自然風(fēng)速，一般取0.1-0.2m/s
A-通風(fēng)面積， m2
5.4.2.3 機(jī)箱輻射換熱的考慮
對(duì)于自然冷卻的機(jī)箱，大部分需承擔(dān)散熱器的功能，其表面溫升一般較高，約25-40℃，其表面的輻射換熱量在整個(gè)機(jī)箱的散熱量中占有較大的比重，有些甚至成為主要的散熱途徑，所以，在進(jìn)行機(jī)箱的散熱計(jì)算時(shí)，不能忽略輻射換熱，可按計(jì)算式(5)-(6)中提供的方法計(jì)算輻射換熱，也可按下式進(jìn)行計(jì)算：
Q輻射＝4σSε(Ts4-Ta4)…………………….(7)
S－機(jī)箱的有效面積，m2
σ－斯－波爾茲曼常數(shù)，為5.67³10-8W/m2.K
ε-輻射系數(shù)
Ts-機(jī)箱的表面溫度，K
Ta－環(huán)境溫度，K
必須牢記，電子設(shè)備由于溫度不是太高，輻射波長(zhǎng)相當(dāng)長(zhǎng)，處于不可見(jiàn)的紅外區(qū)。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，以在考慮機(jī)箱的輻射換熱時(shí)，必須同時(shí)考慮機(jī)箱表面輻射吸收的熱量及機(jī)箱表面輻射散出的熱量。
對(duì)于模塊，基本處于室內(nèi)，不涉及太陽(yáng)輻射的問(wèn)題，如果模塊周?chē)鷽](méi)有溫度高于模塊的物體，其機(jī)箱表面吸收的輻射熱量可以不考慮，只需考慮機(jī)箱表面的散熱量，所以機(jī)箱表面的實(shí)際輻射散熱量對(duì)于機(jī)箱表面輻射散出的熱量。
Q實(shí)際輻射＝Q輻射散熱
如果模塊周?chē)袦囟雀哂谀K的物體，其機(jī)箱表面吸收的輻射熱量必須考慮，機(jī)箱表面的實(shí)際散熱量按(8)式計(jì)算：
Q實(shí)際輻射＝Q輻射散熱－Q輻射吸熱………………(8)

5.4.2.4 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)輻射散熱貢獻(xiàn)較小，卻增加了產(chǎn)品成本。
5.5 單板級(jí)的熱設(shè)計(jì)
5.5.1 選擇功率器件時(shí)的熱設(shè)計(jì)原則
5.5.1.1 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）。
5.5.1.2 在其它性能參數(shù)相同的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用結(jié)殼熱阻Rjc較小的功率器件(根據(jù)供應(yīng)商手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選)。
5.5.1.3 在其它性能參數(shù)相同的情況下，優(yōu)先選用封裝尺寸較大的功率器件(根據(jù)供應(yīng)商手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選)，以減小器件與散熱器間的接觸熱阻Rcs。
5.5.1.4 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。
5.5.1.5 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(mén)極電阻下開(kāi)關(guān)能量較小的器件。
5.5.2 元器件布局的熱設(shè)計(jì)原則
5.5.2.1電阻的散熱一般是通過(guò)固定連接片或引線(xiàn)兩端的傳導(dǎo)以及本身的輻射，對(duì)流進(jìn)行散熱的，所以電阻表面應(yīng)涂覆無(wú)光澤的粗糙漆，放置位置應(yīng)便于對(duì)流散熱并加大與其它元件之間的距離。
5.5.2.2 對(duì)不加屏蔽罩的變壓器，鐵芯與支架、支架與固定面之間應(yīng)有良好的接觸，以使接觸熱阻最低;
對(duì)帶屏蔽罩的變壓器，外罩必須與固定面良好接觸，把變壓器的固定面用支架墊高，并在底板上開(kāi)通風(fēng)孔，以形成氣流對(duì)流。
5.5.2.3 對(duì)模塊內(nèi)部不能夠吹到風(fēng)的PCB板，在布置元器件時(shí)，元器件與元器件之間，元器件與結(jié)構(gòu)件之間應(yīng)保持一定距離，以利空氣流動(dòng)，增強(qiáng)對(duì)流換熱.
5.4.3.3.1對(duì)相鄰的兩垂直發(fā)熱表面，d/L=0.25，如圖3-(a)所示。
5.4.3.3.2 對(duì)相鄰的垂直發(fā)熱表面與冷表面間距,dmin=2.5mm, 如圖3-(b)所示。
5.4.3.3.3 對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的上表面之間,d/D=0.85, 如圖3-(c)所示。
5.4.3.3.4 對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的垂直表面之間,d/D=0.7, 如圖3-(d)所示。
5.4.3.3.5 對(duì)鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的水平底面之間,d/D=0.65, 如圖3-(e)所示。 中國(guó)熱設(shè)計(jì)網(wǎng):http://m.aji87.cn

5.4.3.4 在PCB上布置各種元器件時(shí)，應(yīng)將功率大、發(fā)熱量大的元器件放在邊沿和頂部，以利于散熱。
5.4.3.5應(yīng)將不耐熱的元件(如電解電容)放在靠近進(jìn)風(fēng)口的位置，而將本身發(fā)熱而又耐熱的元件(如電阻,變壓器等)放在靠近出風(fēng)口的位置。
5.4.3.6 在PCB上布置各種元器件時(shí)，應(yīng)將功率大、發(fā)熱量大的元器件放在出風(fēng)口的位置。
5.4.3.7 對(duì)熱敏感元件，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用“熱屏蔽”方法解決。
5.5.3 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。
5.5.3.1 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。
5.5.3.2 為了改善器件與散熱器接觸面的狀況，應(yīng)在接觸面涂導(dǎo)熱介質(zhì)，常用的導(dǎo)熱介質(zhì)有導(dǎo)熱脂、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅油、熱絕緣膠等。
5.5.3.3 對(duì)器件須與散熱器絕緣的情況，采用的絕緣材料應(yīng)同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性能，且能夠承受一定的壓力而不被刺穿，詳見(jiàn)5.5.4。
5.5.3.4把器件裝配在散熱器上時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照我司TS-S0E0102012《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(guò)大會(huì)損壞器件。
5.5.3.5 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。
5.5.3.6 對(duì)于多層印制線(xiàn)路板，應(yīng)利用電鍍通孔來(lái)減少通過(guò)線(xiàn)路板的傳導(dǎo)熱電阻。這些小孔就是熱通路或稱(chēng)熱道。
5.5.3.7 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。
5.5.3.7.1 盡可能增大接觸面積。
5.5.3.7.2 確保接觸表面平滑。
5.5.3.7.3 利用軟材料接觸。
5.5.3.7.4 扭緊所有螺栓以加大接觸壓力(注意不應(yīng)殘留過(guò)大應(yīng)力)。
5.5.3.7.5 利用合理的緊固件設(shè)計(jì)來(lái)保證接觸壓力均勻。
5.5.4 導(dǎo)熱介質(zhì)的選取原則
為了解決功率器件與散熱器間的電氣絕緣問(wèn)題，功率器件與散熱器間應(yīng)加導(dǎo)熱絕緣材料，考慮到性?xún)r(jià)比，在散熱條件不是很惡劣，如功率器件損耗較小或功率器件處于有利的通風(fēng)位置時(shí)，可選用通用的導(dǎo)熱絕緣材料SP400，其它條件下可選用散熱性能較好的SP900S，只有在特殊情況下，才允許選用SP2000。其性能參數(shù)如表4所示
實(shí)測(cè)熱阻值是在采用TO－247封裝，在緊固壓力為12Kg.cm下測(cè)得的。
5.5.4.1 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。
5.5.4.2 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(guò)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(lèi)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。
5.5.4.3 為了便于安裝，導(dǎo)熱絕緣膜可考慮選用單面背膠的方法解決導(dǎo)熱絕緣膜的定位問(wèn)題，即先將導(dǎo)熱絕緣膜粘在安裝位置，再進(jìn)行功率管的安裝與緊固。但必須注意，導(dǎo)熱絕緣膜背膠會(huì)增加其熱阻，由于膠不是良好的導(dǎo)熱介質(zhì)，一般情況下，熱阻會(huì)增加30－40％，所以，在熱設(shè)計(jì)時(shí)需考慮該部分的冗余。
5.5.4.4 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、PK10、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，硅脂層厚度小于0.15mm。
5.5.5 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)。
5.5.1 印制線(xiàn)的載流容量和溫升
設(shè)計(jì)印制板時(shí)要保證印制線(xiàn)的載流容量，印制線(xiàn)的寬度必須適于電流的傳導(dǎo)，不能引起超過(guò)允許的溫升和壓降。
在實(shí)際應(yīng)用中，常有較大電流流過(guò)輸出端銅箔，如果輸出銅箔設(shè)計(jì)的過(guò)細(xì)，則會(huì)導(dǎo)致銅箔的溫度上升。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。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)部的境溫度可能超過(guò)70℃) ，則一般可按1A電流取1mm寬銅箔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行銅箔設(shè)計(jì)。如假如流過(guò)的電流為5A，對(duì)1盎司的環(huán)氧玻璃板，其銅箔寬度可取5mm。實(shí)際可按照容許溫升的大小按照?qǐng)D4進(jìn)行選擇。
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(chǎng)家，不同的基板材料，則圖3顯示的電流與銅箔的關(guān)系是不相同的。可通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。
5.5.2 印制板的散熱
5.5.2.1 選用厚度大的印制線(xiàn)，以利于印制線(xiàn)的導(dǎo)熱和自然對(duì)流散熱。
5.5.2.2 減小元器件引線(xiàn)腿及元器件引線(xiàn)間的熱阻，增強(qiáng)元器件引線(xiàn)腿對(duì)印制線(xiàn)的熱傳導(dǎo)，增強(qiáng)導(dǎo)電性。
5.5.2.3 當(dāng)元器件的發(fā)熱密度超過(guò)0.6W/cm3，單靠元器件的引線(xiàn)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。
5.5.2.4 若發(fā)熱密度非常高，則元器件應(yīng)安裝散熱器，在元器件和散熱材料之間應(yīng)涂抹導(dǎo)熱膏。
5.5.2.5 以上措施仍不能充分散熱時(shí)，就應(yīng)采用熱傳導(dǎo)性能好的印制板，如金屬基底印制板和陶瓷基底(高鋁陶瓷、氧化磚陶瓷、凍石陶瓷)印制板。
5.5.2.6 對(duì)塑封器件和SMD封裝的元器件，通過(guò)管腳散熱成為主要的散熱器途徑之一，其熱設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下原則：

5.5.2.7 PCB焊盤(pán)的隔熱設(shè)計(jì)
較大的焊盤(pán)及大面積銅皮對(duì)管腳的散熱十分有利，但在過(guò)波峰焊或回流焊時(shí)由于銅皮散熱太快，容易造成焊接不良，必須進(jìn)行隔熱設(shè)計(jì)，常見(jiàn)的隔熱設(shè)計(jì)方法如圖7所示

5.5.6 安裝PCB板的熱設(shè)計(jì)原則
自然冷卻條件下，對(duì)設(shè)備內(nèi)有多塊PCB板時(shí)，應(yīng)與進(jìn)風(fēng)方向平行并列安裝，每塊PCB板間的間距應(yīng)大于30mm，以利于對(duì)流散熱。
5.5.7 元器件結(jié)溫的計(jì)算
為保證元器件的安全散熱，需要校核元器件的結(jié)溫是否工作在安全溫度下，首先得獲得如下數(shù)據(jù)：元器件的耗散功率Q（額定值），結(jié)（junction）的安全工作溫度范圍Tjmax（最大值和推薦值），結(jié)至冷卻空氣熱阻Rja，結(jié)至殼熱阻Rjc，結(jié)至板熱阻Rjb，封裝方式，散熱表面外形尺寸（以上參數(shù)一般在元器件供應(yīng)商提供的用戶(hù)手冊(cè)中可以查到），PCB板的層數(shù)，流過(guò)元器件的空氣溫度和速度（由系統(tǒng)級(jí)估算獲得）,工作結(jié)溫按下式進(jìn)行計(jì)算：
5.5.7.1元器件背有散熱器
對(duì)于帶銅板封裝的大功率元器件(典型如TO－220/TO-247等)，其熱量通過(guò)環(huán)氧表面 (通常為T(mén)OP面)、管腳及銅板共3個(gè)渠道傳遞出來(lái)，由于結(jié)到環(huán)氧表面、結(jié)到管腳的熱阻較大，所以通過(guò)銅板的傳熱為主要的傳熱途徑，如果銅板所貼的散熱器熱阻足夠小且流過(guò)環(huán)氧表面的風(fēng)速小于1m/s，則通過(guò)其它兩種路徑的傳熱基本可以忽略，在已知散熱器臺(tái)面溫度Ts下 , 器件的工作結(jié)溫為：
Tj=Ts+ PT³Rth(j-s) ≤0.8Tjmax……………………………(9)
PT---元器件的熱損耗，W
Rth(j-s)----元器件結(jié)到散熱器表面的熱阻，℃/W
對(duì)于無(wú)銅板的塑封器件，其熱量通過(guò)環(huán)氧表面 (通常為T(mén)OP面)、管腳共2個(gè)渠道傳遞出來(lái)，元器件不僅通過(guò)表面對(duì)流散熱，還通過(guò)PCB板的導(dǎo)熱傳遞熱量。PCB的各層信號(hào)層、地層和電源層都鋪有大面積的銅，綜合的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，整個(gè)PCB板就象是一塊大的平板散熱器，具有熱量均勻化的作用。所以應(yīng)盡量減小結(jié)至板的熱阻，如BGA封裝有大量鋼珠直接和板接觸，熱阻比QFP的封裝方式小。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。
5.5.7.2 元器件無(wú)散熱器
如果已知結(jié)到環(huán)境的熱阻，環(huán)境溫度，則器件的工作結(jié)溫為：
Tj=Ta+ PT³Rth(j-a) ……………………………(10)

5.6 散熱器的選擇與設(shè)計(jì)
5.6.1散熱器需采用的自然冷卻方式的判別
對(duì)通風(fēng)條件較好的場(chǎng)合，散熱器表面的熱流密度小于0.039W/cm2可采用自然冷卻。
對(duì)通風(fēng)條件較惡劣的場(chǎng)合： 散熱器表面的熱流密度小于0.024W/cm2可采用自然冷卻。
5.6.2 自然冷卻散熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
5.6.2.1考慮到自然冷卻時(shí)溫度邊界層較厚，如果齒間距太小，兩個(gè)齒的熱邊界層易交叉，影響齒表面的對(duì)流，所以一般情況下，建議自然冷卻的散熱器齒間距大于12mm，如果散熱器齒高低于10mm，可按齒間距≥1.2倍齒高來(lái)確定散熱器的齒間距。
5.6.2.2自然冷卻散熱器表面的換熱能力較弱，在散熱齒表面增加波紋不會(huì)對(duì)自然對(duì)流效果產(chǎn)生太大的影響，所以建議散熱齒表面不加波紋齒。
5.6.2.3自然對(duì)流的散熱器表面一般采用發(fā)黑處理，以增大散熱表面的輻射系數(shù)，強(qiáng)化輻射換熱。
5.6.2.4由于自然對(duì)流達(dá)到熱平衡的時(shí)間較長(zhǎng)，所以自然對(duì)流散熱器的基板及齒厚應(yīng)足夠，以抗擊瞬時(shí)熱負(fù)荷的沖擊，建議大于3mm以上。散熱器基板厚度對(duì)散熱器的熱容量及散熱器 熱阻有影響，太薄熱容量太小，太厚熱阻反 圖8 散熱器基板厚度與熱阻的關(guān)系曲線(xiàn)而增加，圖8表示出了基板厚度的最 佳范圍。對(duì)分散式散熱來(lái)將，基板厚度一般為3-6mm為最佳。
5.6.2.5 自然冷卻所需散熱器的體積熱阻為500-800℃－cm3/W(注意：表2只能作為初選散熱器的參考，不能用它來(lái)計(jì)算散熱器的熱阻，散熱器的實(shí)際熱阻需按附錄A提供的方法計(jì)算。)
5.6.2.6一定的冷卻體積及流向長(zhǎng)度下，按表5確定散熱器齒片最佳間距的大小
表5 不同冷卻條件及流向長(zhǎng)度與散熱齒片最佳齒間距的關(guān)系
5.6.2.7 不同形狀、不同的成型方法的散熱器的傳熱效率 如表3所示，盡可能選用成型簡(jiǎn)單的工藝以降低散熱器的加工成本。
5.6.2.8 散熱器的表面處理
? 安裝元器件的散熱器表面的光潔度Ra≤1.6μm，平面度對(duì)于0.1mm。
? 安裝元器件的散熱器表面不能進(jìn)行拉絲處理。
表6 不同形狀、不同的成型方法的散熱器的傳熱效率
5.6.3 自然冷卻散熱器的輻射換熱考慮
5.6.3.1如果物體表面的溫度低于50℃，可忽略顏色對(duì)輻射換熱的影響。因?yàn)榇藭r(shí)輻射波長(zhǎng)相當(dāng)長(zhǎng)，處于不可見(jiàn)的紅外區(qū)。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)。
5.6.3.2 如果物體表面的溫度低于50℃，可不考慮輻射換熱的影響。
5.6.3.3輻射換熱面積計(jì)算時(shí)，如表面積不規(guī)則，應(yīng)采用投影面積。即沿表面各部分繃緊繩子求得的就是這一投影面積，如圖9所示。輻射傳熱要求輻射表面必須彼此可見(jiàn)。
5.6.4 海拔高度對(duì)散熱器的設(shè)計(jì)要求
對(duì)于自然對(duì)流，其傳熱機(jī)理是由于冷卻空氣吸熱后其密度減小，迫使重力場(chǎng)中的空氣上升而形成冷熱空氣的對(duì)流而產(chǎn)生熱量傳遞。由于隨著海拔高度的增加，空氣的密度逐漸減小，空氣上升的能力也就減少，自然對(duì)流換熱的能力減弱。自然對(duì)流換熱能力的變化最終體現(xiàn)在對(duì)流換熱系數(shù)的變化上，根據(jù)美國(guó)斯坦伯格的經(jīng)驗(yàn)公式，如果忽略空氣溫度的變化，可按(11)式計(jì)算海拔高度對(duì)自然對(duì)流的影響強(qiáng)弱。
hc(高空)＝hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面)0.5=hc(海平面) (p高空/p海平面)0.5 ..(11)
hc(高空)，hc(海平面)－分別為高空及海平面的自然對(duì)流換熱系數(shù)，W/m.k
ρ高空，ρ海平面－分別為高空及海平面的空氣密度，Kg/m2
p高空，p海平面－分別為高空及海平面的空氣壓力，帕斯卡
5.6.5 散熱器散熱量計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式
按照表7的計(jì)算公式計(jì)算自然對(duì)流換熱系數(shù)。
表7不同安裝條件下的自然對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算公式
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＝hc³F對(duì)流³△t³η……………………………………(12)
hc-----自然對(duì)流換熱系數(shù)，w/m2.k
△ t---散熱器臺(tái)面允許溫升，℃
F對(duì)流---對(duì)流表面積，m2
η---散熱器齒片效率(%)
對(duì)直齒肋：
η=th(mb)/(mb)…………………..(12-1)
m=(2 hc/λδ0)0.5...………………….(12-1-1)
δ0：肋片根部厚度(m)
b: 肋高(m)
λ:導(dǎo)熱系數(shù)，W/m.k
如果Q<[PD]，表明散熱器的設(shè)計(jì)不滿(mǎn)足散熱要求，必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
5.6.6強(qiáng)化自然冷卻散熱效果的措施
5.6.6.1盡可能增大散熱面積，增大散熱面積的途徑有三種：
? 加大散熱器尺寸。
? 增加散熱器的齒片數(shù)，但不能太密。
5.6.6.2 散熱器豎直放置，散熱齒槽與氣流方向一致。
5.6.6.3 優(yōu)化熱源的排列方式，使其長(zhǎng)邊與氣流方向一致。
5.6.6.4 表面進(jìn)行發(fā)黑處理。

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