采暖工程散熱器設(shè)計(jì)的基本計(jì)算公式總結(jié)

1、采暖工程散熱器設(shè)計(jì)的基本計(jì)算公式總結(jié) 一、概念 1、熱路：由熱源動(dòng)身，向外傳揚(yáng)熱量的路徑。在每個(gè)路徑上，必然經(jīng)過(guò)一些不同的介質(zhì)，熱路中任何兩點(diǎn)之間的溫度差，都等于器件的功率乘以這兩點(diǎn)之間的熱阻，就像電路中的歐姆定律，與電路等效關(guān)系如下。 熱路 電路 熱耗 P （W） 電流 VabI （A） 溫差T=T1T2 （） 電壓 Vab=VaVb （V） 熱阻 Rth=T/P （/ W） 電阻 R=Vab/I （） 熱阻串聯(lián) Rth=Rth1Rth2 電阻串聯(lián) R=R1R2 熱阻并聯(lián) 1/Rth=1/Rth11/Rth2 電阻并聯(lián) 1/R=1/R11/R2 2、熱阻：在熱路中，各種介質(zhì)及接觸狀態(tài)，對(duì)熱量

2、的傳遞表現(xiàn)出的不同妨礙作用在熱路中產(chǎn)生溫度差,形成對(duì)熱路中兩點(diǎn)間指標(biāo)性的評(píng)價(jià)。 符號(hào)Rth 單位/W。 穩(wěn)態(tài)熱傳遞的熱阻計(jì)算: Rth= (T1T2)/P T1熱源溫度（無(wú)其他熱源）（) T2導(dǎo)熱系統(tǒng)端點(diǎn)溫度 （) 熱路中材料熱阻的計(jì)算: Rth=L/(KS) L材料厚度 （m) S傳熱接觸面積 （m2) 3、導(dǎo)熱率：是指當(dāng)溫度垂直向下梯度為1/m時(shí)，單位時(shí)光內(nèi)通過(guò)單位水平截面積所傳遞的熱量。 符號(hào)K or 單位 Wm-K， 常用材料導(dǎo)熱率（20取上限值） Wm-K 二、熱設(shè)計(jì)的目標(biāo) 1、 確保任何元器件不超過(guò)其最大工作結(jié)溫（Tjmax） 介紹：器件選型時(shí)應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)民用等級(jí)：Tjmax15

3、0 工業(yè)等級(jí)：Tjmax135 軍品等級(jí)：Tjmax125 航天等級(jí)：Tjmax105 以電路設(shè)計(jì)供應(yīng)的，來(lái)自于器件手冊(cè)的參數(shù)為設(shè)計(jì)目標(biāo) 2、 溫升限值 器件、內(nèi)部環(huán)境、外殼：T60 器件每上升2，牢靠性下降10；器件溫升為50時(shí)，壽命惟獨(dú)溫升25的1/6，電解電容溫升超過(guò)10，壽命下降1/2。 三、計(jì)算 1、 TO220封裝散熱器 結(jié)溫計(jì)算 熱路分析 熱傳遞通道：管芯j功率外殼c散熱器s環(huán)境空氣a 注：因Rthca較大，忽視不影響計(jì)算，故可省略。 RthjaRthjcRthcsRthsa(T結(jié)溫T環(huán)溫)/P §條件 Rthjc器件手冊(cè)查詢(xún) Rthcs材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊

4、厚度（K絕緣墊S絕緣墊接觸c的面積） Rthsa散熱器熱阻曲線(xiàn)圖查詢(xún) T結(jié)溫器件手冊(cè)查詢(xún)（待計(jì)算數(shù)值） T環(huán)溫任務(wù)指標(biāo)中的工作環(huán)境要求 P 電路設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算 T結(jié)溫（RthjcRthcsRthsa）PT環(huán)溫手冊(cè)介紹結(jié)溫 注：留意單位統(tǒng)一；判定結(jié)溫溫升限值是否符合。 散熱器熱阻計(jì)算 散熱器的熱阻一般可在由廠(chǎng)家供應(yīng)的熱阻曲線(xiàn)上標(biāo)出，也可通過(guò)測(cè)試得出。 測(cè)試 在被測(cè)散熱器上安裝一發(fā)熱器（or組）件,固定一個(gè)風(fēng)速（M/S），測(cè)量進(jìn)、出風(fēng)溫度，通過(guò)計(jì)算，得出該條件下的Rthsa。設(shè)定一組風(fēng)速，得出的不同Rthsa值，繪制出該散熱器的熱阻曲線(xiàn)，不同長(zhǎng)度的散熱器，可得到不同的曲線(xiàn)。 條件 T進(jìn)風(fēng)進(jìn)口溫度

5、T出風(fēng)相同風(fēng)速下的出口溫度 P電路設(shè)計(jì)計(jì)算的，發(fā)熱器（or組）件的功耗 計(jì)算Rthsa（T出風(fēng)T進(jìn)風(fēng)）P 注：亦可按照已有條件，如管芯的T和功耗，計(jì)算出所需散熱器的熱阻上限，在熱阻曲線(xiàn)圖上選用足夠尺寸的散熱器。 2、共用同一散熱器（見(jiàn)下圖） 分析 對(duì)于散熱器而言，總的傳熱功耗為： P總Pj1Pj2 那么散熱器的溫升為： T散熱器Rthsa（Pj1Pj2） 每只管子的傳熱路徑中，熱阻引起的溫升為 Tj1（Rthjc1Rthcs1）Pj1 Tj2（Rthjc2Rthcs2）Pj2 熱路中，全部溫升之和加上環(huán)境溫度就是最大結(jié)溫，即 Tjmax1Tj1T散熱器T環(huán)境 Tjmax2Tj2T散熱器T環(huán)境

6、條件 Pj1電路設(shè)計(jì)計(jì)算 Pj2電路設(shè)計(jì)計(jì)算 Rthjc1器件手冊(cè)查詢(xún) Rthjc2器件手冊(cè)查詢(xún) Rthcs1材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊厚度（K絕緣墊S絕緣墊接觸c的面積） Rthcs2材料熱阻：Rth絕緣墊=L絕緣墊厚度（K絕緣墊S絕緣墊接觸c的面積） Rthsa散熱器熱阻曲線(xiàn)圖查詢(xún) T環(huán)境任務(wù)指標(biāo)中的工作環(huán)境要求 計(jì)算 J1的最大結(jié)溫：Tjmax1（Rthjc1Rthcs1）Pj1Rthsa（Pj1Pj2）T環(huán)境 J2的最大結(jié)溫：Tjmax2（Rthjc2Rthcs2）Pj2Rthsa（Pj1Pj2）T環(huán)境 注： 判定計(jì)算出的最大結(jié)溫，是否小于手冊(cè)介紹結(jié)溫；判定結(jié)溫溫升限值是否符合；

7、留意計(jì)算時(shí)單位要統(tǒng)一。 閱歷 1、熱路的分析和計(jì)算，因?yàn)橛绊懸蛩剌^為復(fù)雜，可以忽視一些影響小的參數(shù)，來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算，但一定要留意影響趨勢(shì)的方向，是有利于傳熱的，可以作為設(shè)計(jì)余量?jī)?chǔ)備，因?yàn)橛绊懶?，所以不?huì)影響經(jīng)濟(jì)性。 2、還是由于影響因素復(fù)雜，理論計(jì)算是設(shè)計(jì)指導(dǎo)，結(jié)果一定以實(shí)驗(yàn)結(jié)論判定，埋點(diǎn)測(cè)溫是最有效的驗(yàn)證方式。 3、電源的熱設(shè)計(jì)是和電路設(shè)計(jì)密不行分的，實(shí)際狀況往往由于空間問(wèn)題，把散熱設(shè)計(jì)到最大化，也就剛剛滿(mǎn)意需求，而熱路的設(shè)計(jì)只能截止到外殼，外殼（或散熱器）的溫度怎么辦？這就需要電路設(shè)計(jì)來(lái)降低功耗，甚至和客戶(hù)爭(zhēng)論如何給電源散熱，這就需要我們是否能提的出全部計(jì)算數(shù)據(jù)。 4、關(guān)于余量問(wèn)題，建議只要滿(mǎn)意結(jié)和氣溫升限制，即可保證產(chǎn)品工作的牢靠性。 5、熱設(shè)計(jì)的裝配工藝應(yīng)符合相應(yīng)的工