散熱片設(shè)計(jì)準(zhǔn)則參考

散熱片設(shè)計(jì)一般準(zhǔn)則一、自然對流散熱片設(shè)計(jì)——散熱片的設(shè)計(jì)可就包絡(luò)體積做初步的設(shè)計(jì)，然后再就散熱片的細(xì)部如鰭片及底部尺寸做詳細(xì)設(shè)計(jì)包絡(luò)體積散熱片底部厚度良好的底部厚度設(shè)計(jì)必須由熱源部分厚而向邊緣部份變薄，如此可使散熱片由熱源部份吸收足夠的熱向周圍較薄的部份迅速傳遞。底部之厚度關(guān)系底部厚度和輸入功率的關(guān)系鰭片形狀空氣層的厚度約2mm，鰭片間格需在4mm以上才能確保自然對流順利。但是卻會造成鰭片數(shù)目減少而減少散熱片面積。鰭片間格變狹窄-自然對流發(fā)生減低，降低散熱效率。鰭片間格變大-鰭片變少，表面積減少。鰭片角度鰭片角度約三度。鰭片形狀鰭片形狀參考值鰭片厚度當(dāng)鰭片的形狀固定，厚度及高度的平衡變得很重要，特別是鰭片厚度薄高的情況，會造成前端傳熱的困難，使得散熱片即使體積增加也無法增加效率鰭片變薄-鰭片傳熱到頂端能力變?nèi)貊捚兒?鰭片數(shù)目減少（表面積減少）鰭片增高-鰭片傳到頂端能力變?nèi)酰w積效率變?nèi)酰捚兌?表面積減少4、散熱片表面處理散熱片表面做耐酸鋁（Alumite）或陽極處理可以增加輻射性能而增加散熱片的散熱效能，一般而言，和顏色是白色或黑色關(guān)系不大。表面突起的處理可增加散熱面積，但是在自然對流的場合，反而可能造成空氣層的阻礙，降低效率。二、強(qiáng)制對流散熱片設(shè)計(jì)——增加熱傳導(dǎo)系數(shù)增加空氣流速這個(gè)是很直接的方法，可以配合風(fēng)速高的風(fēng)扇來達(dá)成目的，平板型鰭片做橫切將平板鰭片切成多個(gè)短的部分，這樣雖然會減少散熱片面，但是卻增加了熱傳導(dǎo)系數(shù)，同時(shí)也會增加壓。當(dāng)風(fēng)向?yàn)椴欢ǚ较驎r(shí)，此種設(shè)計(jì)較為適當(dāng)。（如摩托車上的散熱片）散熱片橫切(3)針狀鰭片設(shè)計(jì)針狀鰭片散熱片具有較輕及體積較小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有較高的體積效率，更重要的是具有等方向性，因此適合強(qiáng)制對流散熱片，如圖九所示。鰭片的外型有可分為矩形、圓形以及橢圓形，矩形散熱片是由鋁擠型橫切而成，圓形則可由鍛造或鑄造成型，橢圓形或液滴形的散熱片熱傳系數(shù)較高，但成型比較不易。(4)沖擊流冷卻利用氣流由鰭片頂端向底部沖擊，這種冷卻的方式可以增加熱傳導(dǎo)性，但是須注意風(fēng)的流向配合整體設(shè)計(jì)。針狀鰭片散熱片輻射狀鰭片散熱片對于常見的風(fēng)扇置于散熱片上方的下吹設(shè)計(jì)，由于須配合風(fēng)扇特性，因此需做更精確的設(shè)計(jì)。軸流風(fēng)扇由于有旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)軸的位置風(fēng)不易吹到，因此許多散熱片設(shè)計(jì)成輻射狀，如圖十所示。也有些散熱片的頂端設(shè)計(jì)成長短不一或是彎曲的形狀用以導(dǎo)風(fēng)。另外種方式是采用側(cè)吹的方式，一般而言，側(cè)吹方式的散熱片由于氣流可吹過鰭片，而且流阻較少，因此對于高且密的鰭片而言，配合頂端加蓋設(shè)計(jì)以防止氣流旁通（bypass），側(cè)吹式比下吹式可有更好的效果。三、深圳市寶安區(qū)散熱器設(shè)計(jì)規(guī)范/經(jīng)驗(yàn)散熱片的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1：表面積越大散熱效果越好．2：若散熱片放置利于空氣流通，可以提高散熱效果．3：銅．鋁導(dǎo)熱效率高，是散熱材料的首選．4：增加散熱片的厚度比增加長度更有效（我司經(jīng)驗(yàn)所得）．5：表面陽極氧化處理，可抗氧化腐蝕，提高輻射能力，穩(wěn)定散熱效果．6：加工的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性．散熱同等條件下的效果對比：質(zhì)量輕

氧化使用壽命長

不氧化使用壽命短

開槽散熱效果好

不開槽散熱效果差

葉片密度大散熱效果好（加風(fēng)扇更好）

葉片密度小散熱效果差（加風(fēng)扇好）

葉片高度高散熱效果好（加風(fēng)扇更好）

葉片高度低散熱效果好（加風(fēng)扇好）

底面厚度厚吸熱量大一點(diǎn)，散熱量不一定。相對會好一點(diǎn)。

底面厚度薄吸熱量小一點(diǎn)，散熱量不一定。相對會差一點(diǎn)。四、散熱器選擇原則

用戶選配散熱器時(shí)，必須考慮以下因素：①模塊工作電流大小，以決定所需散熱面積；②使用環(huán)境，據(jù)此可以確定采取什么冷卻方式——自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷、還是水冷；③裝置的外形、體積、給散熱器預(yù)留空間的大小，據(jù)此可以確定采用什么形狀的散熱器。一般而論，大多數(shù)用戶會選擇鋁型材散熱器。五、散熱器設(shè)計(jì)步驟通常散熱器的設(shè)計(jì)分為三步1:根據(jù)相關(guān)約束條件設(shè)計(jì)散熱器輪廓圖。2:根據(jù)散熱器的相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對散熱器齒厚、齒的形狀、齒間距、基板厚度進(jìn)行優(yōu)化。3:進(jìn)行校核計(jì)算。自然冷卻散熱器的設(shè)計(jì)方法考慮到自然冷卻時(shí)溫度邊界層較厚，如果齒間距太小，兩個(gè)齒的熱邊界層易交叉，影響齒表面的對流，所以一般情況下，建議自然冷卻的散熱器齒間距大于12mm，如果散熱器齒高低于10mm，可按齒間距≥自然冷卻散熱器表面的換熱能力較弱，在散熱齒表面增加波紋不會對自然對流效果產(chǎn)生太大的影響，所以建議散熱齒表面不加波紋齒。自然對流的散熱器表面一般采用發(fā)黑處理，以增大散熱表面的輻射系數(shù)，強(qiáng)化輻射換熱。由于自然對流達(dá)到熱平衡的時(shí)間較長，所以自然對流散熱器的基板及齒厚應(yīng)足夠，以抗擊瞬時(shí)熱負(fù)荷的沖擊，建議大于5mm強(qiáng)迫冷卻散熱器的設(shè)計(jì)方法在散熱器表面加波紋齒，波紋齒的深度一般應(yīng)小于0.5mm增加散熱器的齒片數(shù)。目前國際上先進(jìn)的擠壓設(shè)備及工藝已能夠達(dá)到23的高寬比，國內(nèi)目前高寬比最大只能達(dá)到8。對