调整风冷电子产品设计过程中的热设计策略

致谢：谢谢Lei Xu 和David Li协助翻译校对。

如果遵从热设计的基本原则进行设计，经过热设计之后的电子系统性能更好、可靠性更高，并且使用寿命更长。

作者：
Byron Blackmore, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门FloTHERM.PCB产品经理， 在加拿大Technical University of Nova Scotia获得机械工程学士学会，在加拿大University of Alberta获得传热工程硕士学位。

Robin Bornoff, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门FloTHERM和FloVENT产品市场经理，1992年在英国Brunel University获得机械工程学士学位，并于1995年继续攻读了该校计算流体力学博士学位。 个人博客：http://blogs.mentor.com/robinbornoff/

John Parry, Mentor Graphics Corp. Mechanical Analysis 部门研发经理，他在英国University of Leeds获取化学工程一级荣誉学士学位，之后在英国Birmingham University 获取博士学位。个人博客：http://blogs.mentor.com/johnparry/

热设计方面有两条基本原则：尽早尽简。由元件结点至环境的热流通路（译注：也称热阻）决定了元件的温度，其中环境通常是指局部环境的空气温度。因此元件温度的控制属于系统设计层面的问题。在产品热设计过程中工程师应采用自上而下的方法来提升产品的可靠性(见下表)。




手工计算

热交换过程广泛地存在于管内自然或强迫对流流动、气体外掠平板等其它现象中。由于热交换的计算关联式很难给出比较精确的计算结果，并且使用时候很容易出现错误，所以通常情况下我们建议使用一些经验的数据1。

一块0.2m水平放置的平板，在自然对流情况下其与空气的对流换热系数大约为5W m-2K，在空气流速3 ms-1强迫对流情况下其与空气的对流换热系数大约为15W m-2K。为了考虑辐射换热的影响，我们建议自然对流的对流换热系数可以认为是10 W m-2K，强迫对流的对流换热系数可以是10~20 W m-2K。

首先，对于密闭的系统而言我们需要计算系统内的空气温度，对于强迫对流的系统而言可以假设进出口的温升为10~15

系统模拟
在建立第一个样机之前，通常都会进行一个专门的、高度详细的热验证仿真(Fig. 3)。如果在设计的早期就考虑了散热热问题，那么最后的验证将是建立样机之前的一个流程而已。也许，在早期考虑散热问题已成为一个成熟热设计流程的标志。




具有完善热设计流程的公司能将热设计贯穿于项目的整个研发过程中，并在概念设计阶段就考虑到了散热问题。公司也能汲取大量的经验教训。应用这些经验可以提升产品的性能，同时也能够优化元件热仿真模型，并且找到进一步改进热设计流程的方法。

参考文献
1. “Sense and nonsense of heat transfer correlations applied to electronics cooling,” Lasance, C.J.M., Proceedings of the 6th EuroSimE Conference, 18-20 April 2005, pp. 8-16
2. “Two-Resistor Compact Thermal Model Guideline,” www.jedec.org/download/search/JESD15-3.pdf
3. “DELPHI Compact Thermal Model Guideline,” www.jedec.org/download/search/JESD15-4.pdf
4. www.mentor.com/products/mechanical/products/flotherm-pack
5. “Simulation-based design optimization methodologies applied to CFD,” Parry, J., Bornoff, R., Stehouwer, P., Driessen, L., Stinstra, E., Proceedings of 19th SEMI-THERM Symposium, 11-13 March 2003, pp. 8-13

英文原文：http://electronicdesign.com/Articles/Index.cfm?ArticleID=21417&pg=1

文章中有阐述 component powers ，有上下文好理解了。
“热设计中最大的挑战之一是获得元件正确的热功耗值。许多元件是连续工作的，所以正常工作情况下的平均功耗是我们所关心地，而非元件的名义或最大额定功耗。”


第一个云图上面的好几段都在讨论元件功率取值的问题。

学习了！谢谢分享！

收藏学习了！！

不错啊！非常好

一般做元件级的模拟还可以,但要做详细的系统级的模拟可能很少厂家做,大多数可能是直接做测试

学习了，非常感谢！