詳細(xì)信息
散熱器選擇的計(jì)算方法
參數(shù)定義:
Rt─── 總內(nèi)阻,℃/W;
Rtj─── 半導(dǎo)體器件內(nèi)熱阻,℃/W;
Rtc─── 半導(dǎo)體器件與散熱器界面間的界面熱阻,℃/W;
Rtf─── 散熱器熱阻,℃/W;
Tj─── 半導(dǎo)體器件結(jié)溫,℃;
Tc─── 半導(dǎo)體器件殼溫,℃;
Tf─── 散熱器溫度,℃;
Ta─── 環(huán)境溫度,℃;
Pc─── 半導(dǎo)體器件使用功率,W;
ΔTfa ─── 散熱器溫升,℃;
散熱計(jì)算公式:
Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc
散熱器熱阻Rff 是選擇散熱器的主要依據(jù)。Tj 和Rtj 是半導(dǎo)體器件提供的參數(shù),Pc 是設(shè)
計(jì)要求的參數(shù),Rtc 可從熱設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍中查表。
(1) 計(jì)算總熱阻Rt:
Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2) 計(jì)算散熱器熱阻Rtf 或溫升ΔTfa:
Rtf = Rt-Rtj-Rtc
ΔTfa=Rtf×Pc
(3)確定散熱器
按照散熱器的工作條件(自然冷卻或強(qiáng)迫風(fēng)冷),根據(jù)Rtf 或ΔTfa 和Pc 選擇散熱器,
查所選散熱器的散熱曲線(Rtf 曲線或ΔTfa 線),曲線上查出的值小于計(jì)算值時(shí),就找到
了合適的散熱器。
對(duì)于型材散熱器,當(dāng)無(wú)法找到熱阻曲線或溫升曲線時(shí),可以按以下方法確定:
按上述公式求出散熱器溫升ΔTfa,然后計(jì)算散熱器的綜合換熱系數(shù)α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}
式中:ψ1─── 描寫(xiě)散熱器L/b 對(duì)α的影響,(L 為散熱器的長(zhǎng)度,b 為兩肋片的間距);
ψ2─── 描寫(xiě)散熱器h/b 對(duì)α的影響,(h 為散熱器肋片的高度);
ψ3─── 描寫(xiě)散熱器寬度尺寸W 增加時(shí)對(duì)α的影響;
√√ [(Tf-Ta)/20]───描寫(xiě)散熱器表面最高溫度對(duì)周?chē)h(huán)境的溫升對(duì)α的影響;
以上參數(shù)可以查表得到。
計(jì)算兩肋片間的表面所散的功率q0
q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L
根據(jù)單面帶肋或雙面帶肋散熱器的肋片數(shù)n,計(jì)算散熱功率Pc′
單面肋片:Pc′=nq0
雙面肋片:Pc′=2nq0
若Pc′ >Pc 時(shí)則能滿(mǎn)足要求。
關(guān)于散熱器的價(jià)格
散熱器的最后成交價(jià)格與所選散熱器的規(guī)格型號(hào)、數(shù)量、交貨方式、付款方式有關(guān),有一
點(diǎn)需要用戶(hù)特別注意鋁散熱器通常采用純鋁或6063 合金來(lái)制造,這兩種材質(zhì)都有很好的導(dǎo)
熱性與之相比雜鋁的導(dǎo)熱性則差數(shù)倍;(其導(dǎo)熱系數(shù)請(qǐng)見(jiàn)【相關(guān)數(shù)據(jù)】)由于散熱器成本一
半以上是材料費(fèi),雜鋁的價(jià)格是低廉的;因此對(duì)特別便宜的散熱器,購(gòu)買(mǎi)時(shí)要考慮因材質(zhì)造
成的散熱性能的損失。
關(guān)于散熱器的訂購(gòu)
選擇好散熱器的型號(hào)后,根據(jù)散熱計(jì)算結(jié)果確定截?cái)嚅L(zhǎng)度,及表面處理方式;需要訂購(gòu)請(qǐng)?zhí)?br>供如下內(nèi)容:
(1)散熱器型號(hào)及長(zhǎng)度例如:50DQ140-200(型號(hào)50DQ140;長(zhǎng)度200mm)
(2)表面處理方式(銀白色黑色其他顏色)
(3)散熱器上需要機(jī)加工的部位、加工數(shù)量及技術(shù)要求
(4)要求的交貨日期、交貨地點(diǎn)
關(guān)于散熱器的選擇
首先確定要散熱的電子元器件,明確其工作參數(shù),工作條件,尺寸大小,安裝方式,選擇
散熱器的底板大小比元器件安裝面略大一些即可,因?yàn)榘惭b空間的限制,散熱器主要依靠與
空氣對(duì)流來(lái)散熱,超出與元器件接觸面的散熱器,其散熱效果隨與元器件距離的增加而遞減。
對(duì)于單肋散熱器,如果所需散熱器的寬度在表中空缺,可選擇兩倍或三倍寬度的散熱器截?cái)?br>即可。
問(wèn):為什么散熱器通常用鋁來(lái)制作?
答:從材料的導(dǎo)熱性能來(lái)看,銀最好、銅、金次之、然后是鋁,但是金、銀的價(jià)格相對(duì)昂貴,
不適宜大量使用;銅的導(dǎo)熱性比鋁好,但是銅比鋁重約兩倍而且加工成形性差,只能制作成
簡(jiǎn)單的形狀;鋁的導(dǎo)熱性良好、重量輕、比銅便宜而且耐腐蝕、利用加工設(shè)備可以制成各種
復(fù)雜的形狀,能滿(mǎn)足電子電力行業(yè)對(duì)散熱器的諸多要求,因此被認(rèn)為是制作散熱器的最佳材
料;而6063 鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性,成形性,強(qiáng)化處理后強(qiáng)度適中適合各種機(jī)加工,是制造
型材散熱器的首選材料。
問(wèn):為什么鋁散熱器價(jià)格比普通鋁型材貴?
答:由于制作散熱器的鋁材有特殊的要求,包括化學(xué)成分、復(fù)雜的形狀、底板的光潔度、表
面處理等;用6063 牌號(hào)制成的鋁材其導(dǎo)熱系數(shù)是雜鋁的數(shù)倍,制作散熱器成品,通常要對(duì)
鋁材進(jìn)行機(jī)加工和單件的表面處理,這會(huì)降低材料的利用率,因此折合到單位重量的價(jià)格會(huì)
比普通的鋁型材貴。
問(wèn):散熱器的表面顏色對(duì)散熱性能有什么影響?
答: 通常散熱器的表面顏色制成銀白色(鋁本色)、黑色、金及其他鮮艷的顏色,由
于黑色的熱輻射能力最強(qiáng),在自然對(duì)流的條件下,黑色的散熱器比銀白色的散熱能力提高
15%左右,而金及其他鮮艷的顏色,則不會(huì)增加散熱能力或增加極小,但對(duì)表面能起到
保護(hù)作用。在強(qiáng)制冷卻(如風(fēng)冷)條件下,散熱器表面顏色對(duì)散熱性能沒(méi)有影響。
問(wèn):鋁材散熱器的散熱面積是怎么計(jì)算的?
答:鋁材散熱器的散熱面積等于(周長(zhǎng)×截?cái)嚅L(zhǎng)度),其中:周長(zhǎng)是廠家圖紙?zhí)峁┑?,截?cái)?br>長(zhǎng)度由用戶(hù)確定;簡(jiǎn)單地可以用(2×翅片高度×翅片數(shù)量+底板寬度)×截?cái)嚅L(zhǎng)度來(lái)估算;
如果翅片上帶小齒,其散熱面積比不帶小齒(光齒)的翅片增加15%左右。