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第6章電子元器件翅片式散熱器

日期：2021-09-10 08:17:50點擊：293

第6章電子元器件翅片式散熱器
電子元器件的冷卻散熱屬于熱設(shè)計的技術(shù)范圍，熱設(shè)計的目的是采用合適的冷卻散熱技術(shù)，保證電子元器件的工作溫度和散熱效果，使其能正常地工作。隨著電子元器件的耗電功率越來越大，和電子元器件日益小型化，緊湊化，對冷卻散熱技術(shù)提出了更高的要求。
大部分電子元器件是將空氣作為冷源，最終將熱量散失給空氣。為了提高在空氣中的散熱效果，應(yīng)用翅片技術(shù)和翅片結(jié)構(gòu)是非常必要的，從而形成了獨(dú)特的翅片式散熱器的應(yīng)用領(lǐng)域。
本章主要介紹用于電子元器件散熱的三種翅片式散熱器：
(1) 翅片基板式散熱器；
(2) 熱管式散熱器；
(3) 微通道散熱器。
下面分別講述這三種翅片式散熱器的傳熱計算方法。
6.1翅片基板式散熱器的傳熱計算
61.1結(jié)構(gòu)特點
翅片基板式散熱器是應(yīng)用最廣泛的一種散熱器，其結(jié)構(gòu)特征如圖6. 1. 1所示。在一塊平直的基板上加工上系列直翅片，形成了帶翅片的散熱基板，翅片可以加在基板的一側(cè)，如圖6. 1. 1(a)所示，也可以加在基板的兩側(cè)，如圖6. 1. 1(b)所示。在基板的合適部位,與需要散熱的電子元件緊密相連。一般，基板的面積大于電子元件的接觸面積。電子元件產(chǎn)生的熱量通過帶翅片基板的導(dǎo)熱傳給空氣。流過基板的空氣可以是自然對流，也可以是強(qiáng)制對流。
大部分電子器件采用空氣自然對流的冷卻方式，因為自然對流不用風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單, 安裝方便。為了提高散熱效果，往往擴(kuò)大翅片的散熱面積和基板面積。此外，為了便于空氣的自然對流，在基板和翅片的放置方向上也應(yīng)該仔細(xì)考慮，使其有利于空氣的流動和散熱。
當(dāng)要求翅片基板有更大的散熱量，或翅片基板在密閉箱體內(nèi)運(yùn)行時，則需要采用空氣強(qiáng)制對流的冷卻方式。空氣強(qiáng)制對流需要配置合適的風(fēng)扇，并安裝在合適的位置。
基板與翅片是加工成一體的，因而不存在接觸熱阻。所選用的材料通常是鋁或硅。一般的尺寸規(guī)格為:基板厚度約2 mm,翅片高度為10-30 mm,翅片節(jié)距為2 ~8 mm,翅化比為10~20。
圖6. 1. I翅片基板式散熱器
其傳熱特點是：與電子元件直接接觸的部分可看作垂直于基板的一維導(dǎo)熱，而在非直接接觸的基板部分,屬于通過擴(kuò)展面積上的導(dǎo)熱，應(yīng)考慮翅片效率的影響。
下面分別討論空氣自然對流和空氣強(qiáng)制對流兩種散熱器的結(jié)構(gòu)特點和計算方法。

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