产品的热设计(初级版).ppt

产品的热设计根底(初级版)李泉明7/5/20241

介绍为什么要进行热设计？高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。7/5/20242

介绍热设计的目的控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及标准所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为根底,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。在本次讲座中将学到那些内容热设计的根本理论、根本数据、设计原那么、测试方法及相关测试仪表。7/5/20243

授课内容热设计的根底知识30分钟热设计的根本要求及一般设计准那么30分钟风扇的根本知识15分钟热界面材料10分钟热设计验证方法25分钟热设计的验证标准10分钟??7/5/20244

概述热设计的根底知识：热设计根本概念与术语、散热的根本方式、热电模拟法、热路及热网络热设计的根本要求及一般设计准那么：通过实例分析，讲述热设计的设计要求及准那么。风扇的根本知识：风扇的选型方法，应用准那么。热界面材料：热界面材料的种类、选型准那么。热设计验证方法：热测试相关的仪器/仪表的特点/及使用场合/本卷须知、如何减少热测试误差的方法及本卷须知。热设计的验证标准：热设计的验证标准。7/5/20245

热设计的根底知识热设计的根本概念热特性：设备或元器件温升随热环境变化的特性，包括温度、压力和流量分布特征。导热系数：表征材料导热性能的参数指标，它说明单位时间、单位面积、负的温度梯度下的导热量，单位为W/m.K或W/m.℃。对流换热系数：反映两种介质间对流换热过程的强弱，说明当流体与壁面的温差为1℃时，在单位时间通过单位面积的热量，单位为W/m2.K或W/m2.℃。热阻：热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，说明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W，可分为导热热阻，对流热阻，辐射热阻及接触热阻四类。7/5/20246

热设计的根底知识热设计的根本概念流阻：反映流体流过某一通道时所产生的压力差。单位帕斯卡或mm.H2O或巴。定性温度：确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。肋片的效率：表示某一扩展外表单位面积所能传递的热量与在同样条件下光壁所能传递的热量之比黑度：实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于物体种类、外表状况、外表温度及外表颜色。雷诺数Re(Reynlods)：雷诺数的大小反映了流体流动时的惯性力与粘滞力的相对大小，雷诺数是说明流体流态的一个相似准那么。7/5/20247

热设计的根底知识热设计的根本概念格拉晓夫数Gr(Grashof)：反映了流体所受的浮升力与粘滞力的相对大小，是说明自然对流换热强度的一个相似准那么，Gr越大，外表流体所受的浮升力越大，流体的自然对流能力越强。通风机的特性曲线：指通风机在某一固定转速下工作，静压、效率和功率随风量变化的关系曲线。系统的阻力特性曲线：是指流体流过风道所产生的压力随空气流量变化的关系曲线，与流量的平方成正比。通风机工作点：系统(风道)的特性曲线与风机的静压曲线的交点就是风机的工作点。7/5/20248

热设计的根底知识热设计的根本概念温度稳定：当设备处于工作状态时，设备中发热元器件外表温度每小时变化波动范围在±1℃内时，称温度稳定。设备外部环境温度：设备到达稳定温度时距离设备各主要外表几何中心80mm处空气温度按各外表积的加权平均值。机柜/箱外表温度：设备到达稳定温度时各主要外外表几何中心点上温度的平均值。热点：元器件、散热器和冷板的各个局部外表温度最高的位置。热点器件指单板上温度最高和较高的器件。温升：元器件外表温度与设备外部环境温度的差值。用符号Δt表示。7/5/20249

热设计的根底知识热设计的根本概念温度与温升的区别：温度是量化介质热性能的一个指标，是一个绝对概念；温升是指介质自身或介质间温度的变化范围，它总是相对于不同时刻或同一时刻的另一介质，是一个相对概念。层流与紊流(湍流)：层流指流体呈有规那么的、有序的流动，换热系数小，流阻小；紊流指流体呈无规那么、相互混杂的流动，换热系数大，流阻大。风道的局部阻力与沿程阻力：局部阻力指由于风道的截面积发生变化而引起的压力损失；沿