散热器设计流程概述:材料、制造和设计注意事项。 |
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散热器的工作原理 散热器可改善对流冷却并提供较大的传热表面积。 整个散热器机制发生三种形式的热传递。 发生传导热传递,由于温差,热量从电子元件流向所附的散热器。 设备上的风扇或其他附件通过自然或强制对流提高热传递率(从散热器到周围环境)。 通常,电力电子设备的散热器设计使用风扇或附加冷却系统进行强制对流。 热量也以电磁波的形式传递到环境中。 散热器工作原理散热器的操作可以使用传热原理来解释,这些原理是开始散热器设计项目的基础。 它指出,“当两个物体之间存在温差时,当能量从温度较高的物体转移到温度较低的物体时,就会发生热传递。” 由于受热元件和散热器材料之间存在温差,热量从电子元件流向散热器。 然后,散热器将热量传递到周围环境,通常使用风扇或其他机制来调节从散热器到组件的热传递。 了解热阻和热导率热阻图 热阻是指材料抵抗热流的能力。 随着热阻的增加,通过材料的热转换变得更加困难。 相反,导热率衡量材料的导热能力。 这意味着热导率越大,通过材料的热流就越好。 在散热器设计中,选择高导热率和低热阻的材料至关重要。 这允许热量快速从电子元件传播到散热器,并从散热器传播到周围空气。 散热器性能指标性能指标对于最大化散热和最小化电子元件的温升至关重要。 在散热器设计中,使用三个主要指标:热阻、阻抗和容量指标。 热阻指标: 热阻测量材料通过其传递热量的能力。 它通常以摄氏度每瓦 (°C/W) 为单位进行测量,表示每消耗一瓦功率,散热器的温度就会升高多少。 热阻指标: 热阻抗是指两个物体之间热流阻力的度量。 该指标在散热器设计中至关重要,因为它决定了每消耗一瓦功率,电子元件的温度会升高多少。 热容量指标: 设计人员可以计算散热器在达到特定温度之前可以吸收多少热量。 它通常以焦耳每摄氏度 (J/°C) 表示,反映散热器在饱和之前可以存储多少能量。总体而言,性能指标对于散热器设计至关重要。 它们帮助设计人员为特定应用选择最合适的散热器,优化其性能,并确保电子设备可靠且最佳的性能。 如何制作散热器?CNC加工而成的散热器 散热器设计可以通过各种制造技术转化为物理形式,例如 数控加工, 线切割放电加工机、冲压、 散热器挤压和铸造。使用正确的制造方法取决于所需的精度、散热器材料、设计复杂性以及许多其他因素。 让我们简要讨论一些散热器制造方法。 数控加工 CNC 加工是制造复杂设计散热器的最佳方法。 设计师通过这种方法获得了很大的灵活性。 整个金属块可用于创建水槽,其中所需的翅片用数控机床切割并从块的底部弯曲。 然而, 数控散热器 可能会很昂贵且耗时。 线切割放电加工 线切割放电加工 是制造散热器的另一种方法。 线切割的第一步是创建一个 2D绘图 的散热器设计。 接下来,将工件安装到线切割机上,线切割机通过数字指令将散热器切割成所需的形状和尺寸。 铝挤压 散热器制造 挤压 涉及将可延展材料的坯料压入高强度钢模具中以形成板翅。 它们用于大多数冷却应用,包括铝散热器。 当然,铝是制造散热器最常用的材料。 散热器的表面处理。表面质量对散热器性能有重大影响。 散热器的表面必须光滑且 无缺陷或粗糙度,因为这些会限制热传递。 A 粗糙的表面 会产生气穴并限制散热器和组件之间的接触面积,导致传热不良和温度升高。 因此,采用正确的表面处理来防止腐蚀并优化散热器的表面质量至关重要。在散热器设计过程中,您可以考虑以下常见的散热器表面处理做法。 阳极氧化 电镀和化学镀 粉末涂料 抛光然而,特定散热器的表面精加工选择取决于材料类型、工作条件、散热器的复杂性和其他考虑因素。 相关: 阳极氧化铝散热器:现代电子产品的冷却解决方案 |
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