中兴热设计培训教材.pdf

课程的内容： • 热设计的概念和基础 • 冷却方法的选择 • 风道设计的基本原则 • 风机的选用方法和原则 • 噪声测量及控制 • PCB板热设计 • 散热器的选择 • 热测试的目的和方法 • 热仿真分析 • 产品热设计通过的判定标准 • 产品研发热设计流程 • 案例分析 热设计的概念和基础 我们为什么需要热设计？ 1、系统的集成度越来越高 2、大功耗器件的广泛使用 3、系统的大容量和产品体积的小型化要求 4、环境适应性要求越来越高（如户外产品越 来越多） 热设计的定义 综合利用传导、对流及辐射三种换热手段， 设计发热源至环境的低热阻通路，以满足设备散 热要求的过程称为热设计。 热设计的目的 为了保证产品在指定的环境规格条件下正常 工作并达到产品的可靠性目标，从而满足对产品 各部分温升的限制性要求。热设计目标是可靠性 目标的一部份。 热量传递的基本方式 热量总是自发地从高温区传向低温区或从物 体高温部分传向低温部分。 三种传递方式： 1、传导 2 、对流 3、辐射 传导 物体直接接触时, 通过分子间动能传递进行 能量交换的现象。 Q = K A △t / L Q 传导散热量, W K 导热系数, W/m·℃ A 导体横截面积, m2 △t 传热路径两端温差, ℃ L 传热路径长度, m 传导 • 常用材料的导热系数： 铝约180、压铸铝120、铁约40 、铜390（但铜的 密度是铝的3倍，重量、价格） • 导热系数大，内部温差就小 • 热管是一种传热能力极高的结构，其导热系数可达 10000 • 我们常常在芯片与散热器之间增加导热（绝缘）材料，是因为两个表 面间凸凹不平，中间有空气，需要用导热性能好的材料填充。材料要 求形状适应性好，尽可能薄、压力大（注意芯片能承受的最大压 力）； • 常见的导热介质材料有导热胶、导热硅脂、导热软硅胶垫片、导热云 母片、导热相变材料等，适用场合各不相同； • 由于导热硅脂的填充性好，在两个比较平的表面上，热阻比其它导热 绝缘材料小； • 目前常用导热硅脂的导热系数为0.8～1，但也有2 、4 、5，最大可达10。 对流 流体通过一固体表面时发生的流体与 固体壁面的换热现象。 Q = hc A △t Q 对流散热量, W 2 hC 换热系数, W/m ·℃ A 有效换热面积, m2 △t 换热表面与流体温差, ℃ 对流换热 • 对流换热量与两个因素有关，表面流速与换热面积。 我们使用散热片，实质上就是增加换热面积； • 当速度增加到一定程度后，换热量的增加就不是很明 显； • 通常，在风机强迫冷却的情况，插箱单板间的风速可 超过1m/s。 辐射 通过电磁波传递热量的过程。 Q = ε· σ· T4 Q 辐射散热量, W 2 ε 散热表面辐射率, W/m ·℃