4-2  风道设计
 风道设计应注意以下几个方面：　风道类型的选择 风道布置的注意事项
 风道类型的选择：
 射流式风道：输送出来的气流不与固定的边界接触，以自由扩散的形式对发热元件进行冷却。缺点：冷却效果差，能源消耗大。
  水平风道：送出的冷气流，沿印制板所形成的风道作水平方向流动。
缺点：应将设备内电子元件的耗热量分配恰当，否则不易达到均匀送风的目的。
  静压式风道：将水平风道图中的竖直风道做成上下两端静压相等，以达到等量送风的目的。
缺点：系统结构复杂、阻力大，不易实现
 风道类型的选择：　
变截面风道：
设计成变截面式，可防止短路和漏流，等量送风。
隔板式风道：
在风道的进口处设置隔板，使风量均匀。
风道设计 风道布置的注意事项：　
 尽量短而直，弯头要少，尽量减小风道的阻力损失；
 避免管道急剧弯曲，必须采用弯头时，尽量加大弯头半径。
 避免管道骤然扩张或收缩，截面形状尽可能与被冷却元件形状相一致。
 尽量提高管道送风能力，矩形管道长宽比适当；
 在结构尺寸不受限制时，增大风道截面可减少压力损失，同时可降低风机噪声。
 风道壁面应光滑，减少气流的摩擦阻力。
 当风道进口需要装滤尘网格时，要在滤尘效果和流阻之间予权衡。

2-3  散热器的选择与应用
 附设于设备表面上的肋或伸展体，常用增加散热的有效面积。
  保证电子元器件电性能工作参数的稳定；
  保证电子元器件有足够的功率输出；
      因此，在设备的总尺寸、重量、所耗金属材料、性能增加不多的前提下，广泛采用肋片式散热器，增大其换热量。

散热器的设计要求和工程应用

  设计要求
1  根据肋片式散热器的传热特性设计肋片
2  肋片参数的优化
3  保证热源器件工作稳定、功率输出正常。

工程应用中的若干问题
1   如何选用合适的肋片式散热器
2   散热器的材料与表面处理
3   散热器的正确安装
减小散热器的热阻
 梯形肋>三角形肋>流线型肋
合理的安装方式
  （1） 为减小接触热阻，安装时应注意固紧压力的大小。

  （2）散热器的放置形式应有利于自然对流。例如型材散热器以肋片的纵向和气流方向相一致时的热阻最小，
散热器的材料与表面的处理

影响散热器散热的因素分析
界面热阻的影响
减小接触热阻，可有效提高散热效率。
 措施有：
     加大接触面之间的压力；
     提高接触面的加工精度；
     接触表面之间加导热衬垫。
散热器的几何尺寸的影响
 （1)肋片长度的影响
     适当增加有利于散热，但是过分增加肋片长度不能确保热量传导至散热器肋片的末端，因此使传热受到影响，一般认为散热器的肋片长度和基座宽度之比接近1传热较好。
 （2）肋片厚度的影响
     由于导热主要沿着肋片的纵向方向，因而肋片的厚度对散热器热性能没有太大的影响。
 （3）肋片高度的影响
     一般随着肋片高度的增加，器件的热量更易通过肋片散至周围空间。
 （4）肋片数目的影响
    肋片数目增加有利于散热，但要考虑器件安装的问题。

散热器的生产、使用技术要求
选用铝材作为散热器的材料。
散热器表面应进行处理
减小接触热阻
散热器的安全性应符合要求
热阻值应满足要求。

4－3 冷板的选择与应用
    冷板是一种单流体热交换器，具有较大的换热面积(肋),流体通道的当量直径较小,换热系数较高。  15.5~45 
冷板的结构类型
气冷式冷板
    以空气为介质，空气与冷板的对流带走电子设备耗散的热量。
液冷式冷板
    以液体为介质，使其与冷板对流带走电子设备耗散的热量。
储热冷板
    利用冷却剂在相变（固态--液态）过程中吸收溶解热而达到冷却电子器件的装置。
热管冷板
    将高效传热的热管与冷板相结合所组成的装置。
冷板换热的特点
（1）冷板上的温度梯度小，热分布均匀，可带走较大集中热负载。
（2）由于它采用间接冷却的方式，可使电子元器件不与冷却剂直接接触，减少各种污染（如潮湿，灰尘，以及包含在空气中其它污染物质的污染），提高工作的可靠性。
（3）与直接风冷相比，空气的损耗小，同时也便于改变空气的流量和入口温度，提高冷却效率。
（4）冷板装置的组件简单，结构紧凑，便于维修。

气冷式冷板
冷板的盖板、底板一般用铝板（如LF21）
   采用真空焊接工艺连成。
肋片是冷板的主要元件，
  也是组成扩展表面的基本部分。
 肋片的几何参数为：
       肋片厚度
       肋片高度
       肋片间距
 肋片形状：平直形、锯齿形和多孔形。

液冷冷板
       液冷式冷板的基材通常选用导热性能好的铜、铝等板材。冷却剂的孔形一般选用圆形、方形。
冷板式强迫液体冷却系统
     依靠泵方便地把吸收了电子设备耗热的冷却剂抽吸到远处的空气－－液体热交换器，然后用大型风扇驱动冷却空气通过热交换器使液体冷却。经冷却的液体又被抽回的电子设备，再次吸收，而吸收了冷却液体热量的空气则被排放到周围环境中。

储热冷板
      在冷板上涂抹或填装具有高溶解热的相变材料，在其受热溶解时吸收冷板上电子器件所耗散的热量，以达到控制冷板温升的装置。

冷板的选用原则
根据电子元件热源分布（集中、均布、非均布）、热流密度、许用温度、冷板通道的许用压降和冷板的工作环境条件等综合因素进行考虑；
高功率和大功率器件的散热，可选强制液冷冷板；
对于热量均布的中、小功率器件，可选强制空气冷却冷板
对于按脉冲工况运行的电子器件，或电子设备的内热源与外部热环境之间的温度有较大的周期性变化可选择储热冷板。

冷板的设计步骤
校核计算
    已知冷板的结构类型、尺寸、冷却剂的流量和工作环境条件，要求校核该冷板是否满足所需传热量，以及克服流经冷板的通道的压降。
设计计算
    已知热负载功率、冷却剂的流量和工作环境条件，要求设计一个满足要求的冷板装置（结构尺寸）。
 
4－4元器件的安装与布局
（1）元器件的安装位置应保证元器件工作在允许的工作温度范围内；
（2）元器件的安装位置应得到最佳的自然对流；
（3）元器件应牢靠地安装在底座、底板上，以保证得到最佳的传导散热；
（4） 热源应接近机架安装，与机架有良好的热传导。发热元器件应主要依靠传导散热的方法将热直接传导到外部。对高温元器件可安装金属包层，金属包层的内部应为高吸收率的表面(或涂黑)，外部应为低辐射率的表面，使热直接传导到外部散热片，以减少对邻近元器件的热影响。
（5）元器件、部件的引线腿的横截面应大，长度应短。
（6）无源元件、温度敏感元件应放置在低温处。若邻近有发热量大的元件，则需对无源元件、温度敏感元件进行热防护，
可在发热元件与温度敏感元件之间放置较为光泽的金属片来实现。
（7）元器件的安装板应垂直放置，利于散热。

4－5  印制电路板PCB的热设计
    印制电路板热设计的目的是实现印制电路板良好的散热，以保证印制电路板上元器件和功能电路正常工作，从而保证系统的可靠性。
(1) 常用的印制电路板

    类  型 工作温度范围 特点
覆铜箔环氧酚醛玻璃布层压板 小于100℃ 适用于制作工作频率较高的电子/电器设
备中的印制板。
覆铜箔环氧玻璃布层压板 可达130℃ 透明程度好，适用于制作电子、电器设备
中的印制板。
覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板 可在200℃以下长期工作 介质损耗小，介电常数低，价格昂贵，适用于制作国防尖端产品和高频微波设备中的印制板。

    目前采用的环氧玻璃板，导热性能差，为了提高其导热能力，通常在其上敷设导热系数大的金属（铜、铝）条或（铜、铝）板，而成为散热印制电路板，常用的散热印制电路板如图所示。图（a）为在印制电路板上敷有导热金属条的导热条式散热印制板，图（b）为在印制电路板上敷有导热金属板的导热板式散热印制板；图（c）为导热板安装于印制电路板的上方，与元器件紧密接触。

4－6  机箱的热设计
    机箱热设计的任务是在保证设备承受外界各种环境和机械应力的前提下，采用各种必要的散热手段，最大限度的把设备产生的热量散发出去。
    常用机箱的形式主要有密封机箱、通风机箱和强迫风冷机箱，强迫风冷机箱又可分为箱内强迫通风和冷板式强迫风冷两种。四种机箱的特性及适用范围如表所示。
密封机箱、通风机箱和强迫风冷机箱特性表

热设计培训资料下载：西交大_电子设备热设计.pdf

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