散热控制论文范文（精选11篇）

散热控制论文 第1篇

1 低压电器屏柜总体设计

电力机车低压电器柜的设计原则是：符合相应的标准要求，确保柜内各种电气元件安全、可靠、稳定运行，方便对柜内电器元件进行安装、检修、维护，同时要保证良好的通风散热效果，确保柜内电器元件能够在额定的安全运行环境下运行。如图1是神华八轴低压电器屏柜外观三维模型效果图。

2 机车控制模块使用环境的散热仿真分析计算

由于机车控制模块对其运行的EMC环境条件要求比较高，所以在元件布置设计时，把机车控制模块安装在柜体上部一个独立的空间内，见图1的上部(隐藏了两个上柜门)，根据airpak要求建立计算模型，如图2是两个上柜门没有开通风孔时airpak计算模型。图中下部小孔是EMC隔板上开的通风孔，与低压电器柜下部分连接。

通过airpark软件提取模块表面处的温度，了解模块在工作状态时的通风散热情况。如图3、图4是当机械间温度为45℃、50℃时，模块周围的温度分布情况。从图中可以看出，上门板没开孔，最高温度在模块上方，当机械间温度为45℃时，模块上方温度达到了57℃，当机械间温度为50℃时，模块最高温度达到了61℃。

3 机车控制模块使用环境结构优化设计后的散热仿真分析计算

通过上面分析可知：如果柜体上部机车控制模块安装空间的两个上柜门采用完全封闭的结构，这样不利于模块空间通风散热，可能会使模块温度过高，因此会影响机车的安全运行。为了达到良好的通风散热效果，本设计在柜体上门板上开两个通风孔，同时在通风孔处安装滤尘板，主要目的是过滤机械间的灰尘颗粒物，以免灰尘积压而造成模块短路现象。其次，通风孔开在上门板正面也有利于观察、更换。图6为airpak软件计算模型，由于开孔处有隔尘板，根据实际有效的散热面积，计算模型开孔尺寸为实际开孔大小的一半，如下图5。

根据计算结果，通过airpak软件提取模块表面处的温度，如图6、图7，当机械间温度为45℃、50℃时，模块周围的温度分布情况。它更清楚地表达了模块表面周围的温度环境，从图中可以看出，上门板开孔后，最高温度也在模块上方。此时，当机械间温度为45℃时，模块上方温度为53℃，当机械间温度为50℃时，模块最高温度达到了57℃。

4上门板有无开通风孔时数据对比分析

根据上述计算方法，提取柜内平均温度，如图8为有无通风孔时柜内模块平均温度变化的对比，通过对比发现，有散热孔时柜内模块温度比没有散热孔时有明显的降低，特别是当温度升高到40℃以上时，其作用更加明显。其次，在相同的机械间温度下，为了对比柜体开孔后与不开孔时模块最高温度，即模拟计算当机械间温度为45℃时，通过airpark软件提取模块表面最高温度(模块上表面温度)，如图9。同样可以看出，当开通风开时，模块上表面的温度比不开孔时低了5℃左右。

5 结语

由于神华八轴电力机车的控制模块较多，且根据以往的设计经验，在电器柜体上门板上增加开通风孔结构。通过airpak软件计算与分析，低压柜的通风散热效果有了显著的改进，主要体现在：柜体上门板上开通风孔时，改善了机车控制模块的使用环境，降低机车控制模块的使用环境温度，开孔后改善明显，柜内平均温度只高于机械间温度1℃～2℃，未开孔时柜内温度高于机械间温度5℃以上;同时，对柜内模块表面的最高温度也有很大的改进，通过图9可以得出，开孔后最高温度相应的下降了5℃左右。

参考文献

[1]张树勋黄学君, 丁伟民.电力机车新型电器屏柜设计分析[J].机车与城轨车辆, 2008 (6) .

[2]TB/T1508-2005, 机车电器屏柜技术条件[S].

散热控制论文 第2篇

很多电脑用户在游戏的时候出现死机、蓝屏的现象，还有很多的电脑发烧友在超频使用显卡时出现花屏，贴图错误的情况有很大一部分原因就是由于显卡散热不良造成的，而且，某些低档的显卡由于使用了劣质的电容，或者劣质的显存，不稳定的情况发生的可能性就更大了。所以，额外加装和改装一个专用的显卡散热风扇对那些工作频率极高的显卡来说还是相当有必要的。

目前市场上显卡的散热风扇可谓五花八门，不过基本也可以分为两类：普通风扇和滚珠风扇。普通风扇是利用油来起到润滑的作用，其缺点是风力小、寿命短、噪音大。由干其运转时间不长，很容易就导致显卡因过热而死机，严重时还有烧毁显卡芯片的可能，不过由于价格低廉所以劣质显卡一般都爱选用;而滚珠风扇是利用多个钢珠来作为减小磨擦的介质，所以其特点是风力大、寿命长、噪音小且不用加润滑油，名牌大厂的显示卡上一般都能见到它的踪影，不过相对于普通风扇来说，它在价格上就会贵上一些。

当然，你也可以使用显卡原装的风扇。不过一般的显卡散热风扇都采用粘贴式安装，当遇到某些劣质显卡时，用的时间一久就会出现风扇由于硅脂涂抹不匀、干涸和长期震动等诸多原因在某天突然从显卡上脱离或叶片从散热风扇基板上脱落，造成不必要的损失，

如果你发现显卡有此类现象最好是敬而远之(当然如果因此在价格上能降低一些倒也可以考虑)。所以说遇到这种情况最好的办法还是将风扇从显卡上撬下，安装一个以散热片为基座、风扇在其上的散热器，然后显卡背面对应芯片的地方再用硅胶粘贴一个风扇，相信这样动手术以后，您的显卡温度就不会那么发烧了。

虽然显卡的风扇在选购方面与CPU的散热风扇有一定的类似，但针对不同配件的情况，还是稍有区别的，因此，针对它的选购，我觉得还是有必要说说的。

风扇外形：

现在的散热风扇外形一般为正方形，当然某些显卡也会有例外，如耕异Geforce2显卡的散热风扇的外形就是一个涡轮式的外形。不过目前还没有足够的证据说明外形的差异对散热会产生影响。

风扇大小：

散热风扇的大小对于能否对显示芯片进行最佳散热起着很关键的作用。具体来讲，风扇底面积的大小比所要安装的显示芯片上的面积大是最好的，如果在选购时看到显卡上的散热风扇做得过于小巧玲拢那可未必是件好事，尤其是您发现某些风扇底面积大小与显示芯片大小丝毫不差之时我劝您还是另寻新欢吧!

叶片设计：

现在显卡散热风扇的叶片大多采用七叶或九叶涡轮式设计(形如潜水艇的螺旋桨)，在散热的时候效果不错。不过ATI最新推出的Radeon64MBDDR图形加速卡上的散热风扇叶片却为九叶直立型设计，其使用效果也不差，看来这叶片设计也只能说是各有各的道理，存在即是合理的嘛。

风扇高度：

散热自由掌控 第3篇

机箱前置面板正中预留有传统的软驱位插槽，能够满足特定用户群体的需求。

航嘉暗夜C1去掉了侧板导风罩，直接在侧板设置大孔径的散热孔，覆盖了主机内部CPU、主板北桥以及显卡三个发热区域，散热效果比传统的导风罩更好。机箱内部为用户配送了两个可调速12cm静音风扇，用户可以使用机箱顶部的双调速滑块，改变风扇转速从而达到不同的散热效果。

暗夜C1顶部的风扇调速器直接控制内部的两个12cm静音风扇，从左至右为低、关、高三个档位；

倾斜设计的USB与音频接口面板比传统的直立设计更具观赏性和实用性。

从机箱的背板上看，可以发现暗夜C1与航嘉暗夜公爵II有所不同，没有采用电源下置设计，虽然上置电源会在一定程度上影响机身稳定性，但是防尘效果却要优秀不少，并且电源安装位上设置有防震海绵条，能够减少电源运行产生的震动给主机带来的影响，而且有效地降低主机运行时的噪音。

红色的可拆卸硬盘支架很特别，在拆卸时需要拧下其背部的两个螺钉。

采用独特设计的硬盘位，能够容纳4个3.5英寸的硬盘，对于普通用户来说，已显足够。为了照顾游戏玩家，暗夜C1在硬盘位采用了全新的设计，通过可拆卸的硬盘支架来换取更大的空间，用来放置更长更高端的显卡。

丰富的PCI扩展插槽上配备有两个水冷散热管道口，多元素散热也是暗夜C1的一大特点。

散热控制论文 第4篇

启动时,LTC3786在4.5 V～38 V的输入电压范围内工作,启动后直至2.5 V都保持工作,并可调节高达60 V的输出电压。强大的1.2Ω内置N沟道MOSFET栅极驱动器能快速转换大的MOSFET栅极,从而最大限度地降低转换损耗,并允许高达10 A的输出电流。

LTC3786具有可调的逐周期限流保护,并运用一个检测电阻器或通过监视电感器(DCR)两端的压降来检测电流。LTC3786具有75 kHz～850 kHz的相位可锁定开关频率范围以及50 kHz～900 kHz的固定工作频率范围。此外,LTC3786具有可调软启动,并在-40℃～125℃的工作温度范围内保持±1%的基准电压准确度。

显卡的散热方式 第5篇

显卡的散热方式

。显示芯片的晶体管数量已经达到甚至超过了 CPU 内的数量。如此高的集成度，必然带来了发热量的增加。为了解决这些问题，显卡都会采用必要的散热方式。尤其对于超频爱好者和需要长时间工作的用户，优秀的散热方式，是选择显卡的必选指标。

散热方式1) 被动式散热

显卡的散热方式，分为散热片和散热片配合风扇的形式，也叫作主动式散热和被动式散热方式。一些工作频率较低的显卡，一般采用的都是被动式散热。这种散热方式，就是在显示芯片上安装一个散热片即可，并不需要散热风扇。因为较低工作频率的显卡散热量并不是很大，没有必要使用散热风扇。这样，在保障显卡稳定工作的同时，不仅可以降低成本，而且还能减少使用中的噪音。

散热方式2) 主动式散热

主动式散热方式，就是除了在显示芯片上安装散热片之外，还安装了散热风扇，工作频率较高的显卡，都需要这种主动式散热。因为较高的工作频率，就会带来更高的热量，仅安装一个散热片的话，很难满足散热的需要。所以，就需要风扇的帮助。而且对于那些超频使用的用户和需要长时间使用的用户来说，就更重要了。

散热方式3) 轴流式散热

按照热功学原理，我们还可以把目前显卡的散热方式分为轴流式散热和风道导流式散热。其中，轴流式散热，是最常见的散热方式。这种散热方式类似于 CPU 散热器的散热方式，主要靠采用高导热系数的大面积金属材质散热器来实现散热。此外，厂商还会为散热器配置散热风扇，散热风扇会按电机轴向吸收空气并吹到散热片上，从而达到高效率散热的目的。不过，这种方式散发出的热量，最终还是要排放到机箱内，对机箱自身的散热系统提出了较高的要求。当机箱散热效果不佳的时候，显卡散热效率也将会大打折扣。

散热方式4) 导流式散热

散热控制论文 第6篇

近年来, 受益于汽车市场的蓬勃发展, 汽车空调热交换器行业发展越发迅猛。随着有实力的外资企业进入中国市场, 热交换器企业之间竞争更加激烈。在激烈的市场竞争环境下, 如何保证和提高生产过程产品的质量成为企业越来越关注的问题[1,2]。

目前, 我国的汽车空调热交换器生产企业绝大部分为中小企业, 这些企业在生产过程质量检测方面存在以下问题:生产过程质量检测不规范, 随意性大;质量检测点缺乏, 汽车空调热交换器综合质量差;缺少对汽车空调热交换器生产过程质量问题的追踪。由于上述问题的存在, 生产过程出现异常情况也难以发现, 导致产品质量得不到有效保证。

文献[3]设计了一种基于虚拟仪器技术, 适用于实验室的板式换热器性能检测系统。文献[4]设计了一种汽车散热器散热性能和阻力特性检测系统, 该检测系统采用基于CAN Bus的分布式测控模式, 对现场测控模块实时检测和控制检测系统的温度、压力和流量等参数, 监控计算机完成检测参数的输入、数据监控和检测结果分析。文献[5]提出了空调热交换器的一种新型试验方法, 该方法不仅满足而且优于JB2293-78的要求。该试验装置的风洞试验段为开口自由射流, 其核心区的流场是均匀的, 免去了JB2293-78 中所采用的风洞安装汽车散热器的麻烦。

上述文献中研究设计的热交换器散热性能检测装置虽然能够检测出与实际工况比较接近的热交换器散热性能, 但这些设备价格昂贵, 测量操作比较复杂, 而且这些精度比较高的测量装置一般用于热交换器产品设计和校核阶段。对于中小企业占绝多数的热交换器行业来说, 通过设计一个简单实用的检测装置来增强汽车空调热交换器生产企业生产过程的质量控制能力, 具有非常重要的意义。

本研究针对汽车空调热交换器生产过程质量检测存在的问题, 结合企业的实际情况, 以汽车空调热交换器的质量评价指标-散热性能为研究对象, 提出面向生产过程质量控制的汽车空调热交换器散热性能检测装置的设计原理, 完成检测装置的硬件和软件的设计与实现, 并通过实验的方式证明设计实现的检测装置可以通过检测出热交换器KA值的变化来判定和识别热交换器生产过程是否发生异常的情况。

1 检测装置设计原理

汽车空调热交换器的作用是在冷、热流体之间完成热量交换和传递, 本研究以放热的汽车空调热交换器为研究对象。根据稳态条件下的传热基本公式[6,7], 有:

Q放=KAΔtm (1)

式中:Q放热交换器单位时间内放出的热量, W;K热交换器的传热系数, W/ (m2℃) ;A热交换器的散热面积, m2;Δtm传热平均温差, ℃。

传热平均温差的确定与热交换器的形式有关, 对于简单的顺流式和逆流式热交换器, 一般使用对数平均温差, 而对于交叉流和混合式汽车空调热交换器, 一般按照简单的逆流式汽车空调热交换器来进行处理[8]。顺流式和逆流式热交换器对数平均温差求解是不同的。

顺流传热 (如图1所示) 时:

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逆流传热 (如图2所示) 时:

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本研究主要以交叉流式汽车空调热交换器为研究对象, 采用近似逆流式平均对数温差来进行计算, 因此, 将式 (3) 代入到式 (1) 中, 有:

Q放undefined

此处, 传热系数K的计算是基于这样一个假设:假设时间t内通过汽车空调热交换器放出的热量, 理论上应该等于制冷剂自身减少的热量。考虑到本研究只是涉及热交换器的相对散热性能、以及水环保、节约成本等原因, 检测装置以水作为制冷剂来进行检测。因此, 根据热平衡公式, 可以得到如下公式:

Q放t=KAΔtmt=Q水放=cmΔt=cρVtΔt (5)

等式两边同时约掉t, 即有:

KAΔtm=cρVΔt (6)

式中:V制冷剂水的流量, m3/s;c水的比热容, 4.2103 J/ (kg℃) ;ρ水的密度, 1.0103 kg/ m3;K传热系数, W/ (m2℃) ;A汽车空调热交换器的散热面积, m2;Δt汽车空调热交换器进口水温与出口水温的温度差, ℃;Δtm热流体 (水) 与冷流体之间的平均温差, ℃。

最后可以得到:

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式中:t1热交换器进口水温, ℃;t2热交换器出口水温, ℃;t3热交换器进风侧空气温度, ℃;t4热交换器出风侧空气温度, ℃。

要计算出某一型号汽车空调热交换器具体的K值, 还需要求得这一型号汽车空调热交换器的散热面积A的值。考虑到汽车空调热交换器一般结构都比较复杂, 散热面积计算过程比较复杂, 本研究将KA作为一个整体来进行考虑。因此, 公式 (7) 可以转化为:

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2 检测装置功能结构

检测装置的硬件主要包括:温度传感器、A/D采集设备、涡轮流量计、高温高压水泵、流量计电流信号调理电路等。温度传感器有两种:一种是测量水温度的温度传感器。另一种是测量空气温度的温度传感器, 考虑到被测介质的温度范围为0～100 ℃, 本研究在此选用PT100温度传感器, 其误差为±0.5%。涡轮流量计的型号为LW-6P1M2SNS, 正常流量测量范围为0.07～0.15 m3/h, 4 mA～20 mA电流信号输出。A/D采集设备包括NI 9217温度采集卡2块、NI 9215电压采集卡1块以及NI 9174采集卡机箱1个。流量计信号调理电路的作用是将流量计输出4 mA～20 mA的电流信号转化为0～5 V的电压信号, 然后与NI 9215电压采集卡连接, 实现流量信号采集。高温高压水泵型号为威乐MHI203EA型高压热水泵, 确保加热后的水能够顺利经过热交换器进行热量交换。

检测装置硬件连接图如图4所示。

检测装置的硬件设备布置连接完成后, 需要设计编写相应的软件来实现数据的采集、处理和计算等功能。检测装置的软件是基于LabVIEW环境编写实现的。检测装置的软件功能模块包括:采集参数设置、测量温度矫正与KA值计算、KA值图形化显示等模块。软件的功能模块如图5所示, 对各功能模块说明如下:

(1) 采集参数设置。

采集参数设置包括硬件采集参数设置和热交换器信息设置两个方面。硬件采集参数设置主要是指在数据采集开始前, 需要设置相关硬件设备参数, 包括数据采集通道、热电阻特性参数、热电阻结构参数、采样频率等采集参数, 采集参数设置是保证数据采集顺利进行的前提条件。热交换器信息设置主要是指数据采集开始前, 需设置好热交换器编号等身份识别信息, 以确保采集信息的唯一识别和完整性。

(2) 测量温度矫正与KA值计算。

测量温度矫正是为减少温度测量误差, 需要对购买的温度传感器进行二次标定校准, 以获得校准拟合函数, 在进行热交换器KA值计算之前需要按照拟合函数进行处理。KA值计算是指空气温度、水温度以及水流量数据采集获得之后, 需要按照KA计算汽车空调热交换器的KA值。

(3) KA值图形化显示。

KA值图形化显示主要是将实时计算获得KA值通过构建波形的方式将结果显示出来, 便于检测人员直观地了解检测的热交换器KA值的大致波动范围。

(4) 单个热交换器采集点数控制。

单个热交换器采集点数控制的作用是控制对单个热交换器数据采集的次数。当对单个热交换器采集的数据达到一定的精密度后, 程序会自动停止数据采集, 表示该热交换器KA值采集已经完成。

(5) 莱依塔判别法数据处理[9,10]。

莱依塔判别法数据处理是指当对某个热交换器进行多次等精度测量之后, 首先需要对多次测量中可能包含的异常数据进行剔除, 然后对剩下的测量值求取算术平均值作为这个热交换器的KA值。

莱依塔判别法数据处理流程如图6所示。

(6) 热交换器KA值保存。

对企业来说, 汽车空调热交换器的KA值含有大量有价值的信息, 需要进行保存, 便于企业后期进行数据挖掘, 获取有用的信息, 帮助企业提高生产管理水平和生产决策能力。

3 实验结果分析

为了验证所设计的汽车空调热交换器散热性能检测装置能够发现生产过程是否出现异常情况, 本研究采用实验测试的方法对此进行了验证。

实验测试的汽车空调热交换器样品如图7所示。

在企业加工生产过程正常的情况下, 该热交换器的翅片开窗角度为26° (由成型器滚刀角度控制) , 平行流管不进行缩口处理, 钎焊炉温和网带速度分别为625 ℃和19.5 r/min。随机抽取了生产过程正常生产出来的12个热交换器进行了KA值测量。另外, 本研究特地针对生产过程中出现的的异常情况 (如表1所示) , 每种情况下各生产了4个热交换器, 对总共20个热交换器进行了KA值测量。下面按翅片开窗角度异常、平行流管缩口以及钎焊炉温和网带速度异常3种情况来分析KA值的测量结果。

3.1 翅片开窗角度异常情况下的实验测试结果分析

本研究将12个生产过程正常 (翅片开窗角度为26°) 、4个翅片开窗角度偏小 (23°) 和4个翅片开窗角度偏大 (29°) 的热交换器测量获得的KA值分别绘制成曲线, 对比图如图8所示。

由图8可知, 开窗角度正常的KA值较大, 而开窗角度异常的热交换器KA曲线在正常热交换器KA曲线下面, 且曲线之间的间隔比较明显, 说明如果翅片滚刀角度异常 (从而导致翅片开窗角度偏离正常大小) , 该检测装置能够发现这种情况下生产出来的热交换器的KA值显著变小这一现象。

3.2 平行流管两端缩口情况下的实验测试结果分析

本研究将12个生产过程正常 (平行流管不缩口) 和4个平行流管两端缩口的热交换器测量获得的KA值分别绘制成曲线, 两种情况下KA值的结果对比如图9所示。

由图9可知, 平行流管两端径缩口处理后, 测量获得的散热KA值比平行流管不缩口测量获得的散热KA值小, 而且差距比较明显。这表明该检测装置能够发现这种情况下生产出来的热交换器的KA值显著变小这一现象。

3.3 钎焊炉温和网带速度异常情况下的实验测试结果分析

本研究将12个生产过程正常 (钎焊炉温和网带速度为625 ℃和19.5 r/min) 、4个钎焊炉温和网带速度为628 ℃和20.5 r/min和4个钎焊炉温和网带速度为622 ℃和18.5 r/min的热交换器测量获得的KA值分别绘制成曲线, 3种情况下测量的KA值的结果对比如图10所示。

由图10可知, 钎焊炉温和网带速度为622 ℃和18.5 r/min时热交换器的KA值与钎焊炉温和网带速度正常时热交换器的KA值相比较, 差距不是特别大;而钎焊炉温和网带速度为628 ℃和20.5 r/min时热交换器的KA值与钎焊炉温和网带速度正常时热交换器的KA值相比较, 差距明显。实际上, 前一种情况的钎焊炉温和网带速度与正常钎焊炉温和网带速度差距也不明显。由此表明该检测装置能够发现这种情况下生产出来的热交换器的KA值显著变小这一现象。

通过上面测试结果的分析可知, 本研究设计实现的热交换器散热性能检测装置可以通过检测热交换器KA值是否发生变化, 来判定热交换器生产过程是否发生异常情况。

4 结束语

本研究针对汽车空调热交换器生产过程中质量检测存在的问题, 开展了面向生产过程质量控制的汽车空调热交换器散热性能检测装置研究及应用工作。以汽车空调热交换器质量指标-散热性能为研究对象, 提出了面向生产过程质量控制的热交换器散热性能检测装置的设计原理, 完成了检测装置的硬件和软件设计。

本研究运用实验的方式验证了设计实现的检测装置可以通过检测热交换器KA值是否发生变化, 来判定热交换器生产过程是否发生异常情况。这为提高热交换器生产过程质量控制能力奠定了一定的基础。

摘要：为了保证汽车空调热交换器生产过程中的产品质量, 针对汽车空调热交换器生产过程中质量检测方面存在着的问题, 以汽车空调热交换器质量指标-散热性能为研究对象, 提出了面向生产过程质量控制的汽车空调热交换器散热性能检测装置的设计原理, 完成了热交换器散热性能检测装置的硬件和软件的设计与实现;最后对该检测装置进行了实验验证。实验及研究结果表明, 所设计完成的检测装置能够用于判定热交换器生产过程是否发生异常情况, 从而可以为汽车空调热交换器生产过程质量保证系统的构建奠定一定的基础。

关键词：汽车空调热交换器,质量保证,散热性能,检测装置

参考文献

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[9]卢锋.自动剔除实验测量中坏值的方法[J].电脑学习, 1995 (6) :22-23.

浅析散热器材料对其散热的影响 第7篇

虽然现在的散热器在制造工艺上有了很大的改进, 但电子元器件功率的不断提升导致了更多热量的产生。热量能否快速有效地散发出去直接影响电子元器件的工作性能及寿命。所以, 散热器的散热性能是决定电子元器件正常工作的关键因素。所以, 有必要对散热片的散热机理及其影响因素进行深入研究, 来维持散热片的散热性能, 保证机器设备的正常运行。

2 影响散热片散热的因素

热主要通过三种途径来传递, 它们分别是热传导、热对流和热辐射[1,2]。

1) 热传导是指通过物体之间直接接触, 热量从温度高的物体传递到温度低的物体。热量的传递速度和能力取决于物体的导热性能以及物体之间的温度差。热量是从温度高的物体传向温度低的物体, 温差越大, 热量的传递速度越快。

2) 热对流是指热量通过流动介质 (气体或液体) 从空间中的一处传到另一处, 即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。影响热对流的因素主要有:通风孔洞的面积、温度差、通风孔洞的高度及流动介质。

3) 热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下, 不依靠分子之间的碰撞和气体或者液体的流动就能够达成热交换的传递方式。影响热辐射的主要因素有: (1) 热源的材料。材料的比热越小, 向外辐射能量的速度就越快。 (2) 表面颜色。颜色光亮的 (如白色或银色) 物体表面吸收或释放能量的速度较慢, 而深颜色 (黑色) 的物体表面吸收和释放辐射能量的速度则相对较快。

散热片主要是靠外壁将热量传给空气的, 空气流速越大, 散热效率越高。它的散热量, 是和散热器的平均温度及室内温度的温差有关, 温差越大, 散热量越大。

因此, 要加大散热量, 应在散热器的外壁上想办法, 一是增加外壁的散热面积;二是加快空气流动速度;三是提高外表面温度, 即降低室内温度增大温差。四是散热器材料的选择。而影响散热面积的主要是散热片的形状及其排布形式。

2.1 散热片的基本型式及形状参数

散热片可制成抛物线、三角形、梯形和矩形等型式, 如图1所示。

从传热角度考虑, 最理想的散热片形状是抛物线型。图1 (a) 示, 两根抛物线交于散热片的顶点。根据传热性能分析可知, 由于散热片根部至顶端的每单位距离上, 温度差为常数。所以, 在同样材料重量的情况下, 与其他型式相比, 抛物线散热片的散热效率高, 而且, 冷却空气流动到根部的阻力也小。其次是三角形的散热片图 (b) , 它同样具有较高的散热效率。但这两种形式的散热片都不实用, 这是因为散热片的形状, 不仅取决于理论上的传热要求, 还应考虑结构和工艺。实际上, 散热片的形状对散热效率的影响并不大, 一般不会超过8%。所以, 为便于制造和保证强度等缘故, 常采用梯形或矩形的散热片型式, 图 (c) 和 (d) 。

散热片的形状参数, 主要根据散热要求和制造条件决定, 其形状参数如图2所示。一般来说, 为了加强散热, 必须相应的增加散热面积和散热片数量。所以节距δr和平均厚度δavg趋向减小。

节距是影响散热效果较大的参数, 小节距可在较小的散热面情况下增加散热片数和散热面积, 改善散热效果。但过分追求小节距会增加冷却空气的流通阻力, 散热情况反而会恶化。

2.2 散热片的材料

从散热片的材料来分, 主要分为全铝、全铜和铜铝结合3种[3]。铝的散热性好, 重量轻且易加工, 成本较低, 因此市场上的低端散热器多为铝制。全铜制作的散热器多用于超频和高端的散热。铜铝结合的方法制作面向中端主流市场的散热片, 采取铜吸热并将热量传递至铝鳍片, 然后由铝鳍片将热量散发出去, 已达到更好的效果。

2.3 流场的形式及特征

散热片的流场结构主要是为两个目的服务的: (1) 收集与其装配在一起的电子元器件产生的热; (2) 将收集到的热量尽可能迅速的散发出去。常见的流场形式主要有以下三种基本类型:

平行流场如图3 (a) 所示, 在平行图案结构中, 流体 (热量) 均匀地分布于每一个直沟道。平行图案的一个显著优点是各部分的温度分布均匀。但可能出现的问题是:由于灰尘和絮状物聚集在某个通道, 热流会绕道前行, 导致热量分布不均匀, 局部的热量无法散发出去, 这就可能使电子元器件局部受热而无法正常工作。

蛇形流场如图3 (b) 所示, 图形只存在一个流动路径, 需要额外的功 (风扇提供) 来推动。因此在平行于散热片底板和鳍片交线的方向, 流体 (热量) 是被推着离开通道。热量的排出能力比较好。但是, 一旦通道的某处被堵, 将引起流体在整个通道都不能顺利流动, 会使散热面积大幅度减少, 进而引发故障。同时, 如果通道过长、转弯过多, 蛇形设计会导致很大的压降。

叉指形流场如图3 (c) 所示, 其特点是流道不连续的, 流道是死端的。流体被强制对流于散热片及周围空气之间。同时, 一旦散热片间某处被堵, 这将会阻碍下流的散热, 会使热量局部聚集无法散发出去, 可能使散热器及电子元器件出现故障, 甚至损坏元器件[4]。本文是以最简单的流场结构———平行流场进行设计并分析。

3 CPU散热器建模及其热分析

3.1 不同材料模型上的温度分布分析

CPU散热片是电脑CPU散热片的组成部分之一, 一般由铝合金制成。为达到良好的散热效果, 散热片一般都是尽量增加散热面积, 多采用许多鳍片并排的结构。

为了便于模拟分析, 在上述的建模过程中还创建了散热鳍片比较少的模型。其几何参数如下:底板及侧鳍片的尺寸不变;第一组鳍片厚为1, 间隙为2, 高为28;第二组鳍片厚为1, 间隙为2, 高为26;第三组鳍片厚为1, 间隙为1.6, 高为22;各组鳍片间的间隙均为2。其三视图及轴测图如图4所示。

在这部分内容中, 散热器底板放在均匀加热的金属板上, 其表面温度T=60℃, 周围空气温度Tf=23℃, 散热片与空气的自然对流系数h=5.42W/ (m2·K) [5]。

不锈钢材料、铜材料及铝材料散热器的热分析方法同不锈钢的唯一不同之处就在于材料的选择。分析后的温度变化如图5所示。

3.2 结果分析

虽然从静态分析结果我们很难看出三种材料的散热效果, 但是从瞬态分析结果, 即30s时的温度概貌。我们可以看出, 在这三种材料中铜的瞬间吸热能力确实最快, 铝次之, 不锈钢的吸热能力最差。另外, 侧鳍片顶点的温度变化曲线显示出, 在这三种材料中, 铝的散热最好, 在大约1500s之后将达到稳定状态, 铜的散热效果次之, 不锈钢的最差。

4 总结

本文分析了散热片散热的机理, 并总结了影响散热片散热的影响因素。在此基础上, 建立了散热片三维模型, 并模拟分析了散热片上的稳态温度分布和瞬态温度分布。设计并分析了不同材料对散热的影响。由于所学知识有限, 本文建立了简单的散热器三维模型并分析了其温度分布, 得出了相应的结论。

参考文献

[1]杨世铭, 陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版, 2006.

[2]陈占秀, 孙春华, 周泽平.CPU散热器数值模拟分析及材料选择的研究[J].河北工业大学学报, 2008, 37 (1) :86-89.

[3]付桂翠, 高泽溪.影响功率器件散热器散热性能的几何因素分析[J].电子器件, 2003, 26 (40) :355-356.

[4]刘衍平, 高新霞.大功率散热器内腔流场分析[J].中国电力教育, 2005:55-57.

解压散热杯 第8篇

水杯是日常生活必备品, 尤其是在冬天, 倒上热水后, 暖暖的, 还可以给我们双手取暖。然而有时往杯子里加热水后, 等到水冷却下来, 杯盖就不容易打不开了。要费九牛二虎之力, 或用开水烫一下之后才可以打开, 非常不方便。为此, 我对杯盖进行了改造:在杯盖上, 通过钻孔连接一个螺丝, 并且螺帽固定在水杯提手上, 而螺丝固定在杯盖上, 通过旋转螺帽, 向下压住面板, 面板与杯盖之间用一个弹簧, 在面板上穿螺丝的孔周围还有一圈凹槽, 用来下压时包住面板。将塑料螺帽旋转至最低点, 就可以压住面板从而压住小孔, 这样加热水时就可以保温。当想要散热时, 向上旋转螺帽, 热气就可以通过小孔散发。当杯内的水冷却后, 杯盖打不时, 旋松螺帽, 弹簧顶起面板, 使小孔透气, 就可以轻松打开。

点评:这是一个从生活中发现问题, 进而解决问题的典型事例。设计者对生活中的小事的观察和思考, 给他提供了很有创意的设想, 设计简单, 贴近生活。不过, 设计者应充分考虑到, 在打孔的过程中会不会存在漏水的现象。

电能表箱散热增光法 第9篇

河北省武安市供电公司供电辖区内有行政村502个, 客户电能表30万块左右。现使用电能表箱8万个左右, 有机玻璃镜30万块左右;二级保护箱2万个左右, 有机玻璃镜4万块左右。为防止窃电, 运行中的电能表箱和保护箱都处于铅封防窃电状态。

抄表员使用抄表器透过有机玻璃镜抄录表指数。台区电工透过有机玻璃镜巡视电能表、接线端子排、二级保护器、总刀开关运行状态。

2 电能表箱 (二级保护箱) 存在的问题

论证一:经测试, 由于电能表箱 (二级保护箱) 基本处于密封状态, 箱体内温度往往高于箱体外3～5℃, 如果客户用电都处于满负荷状态, 箱体内会达到更高的温度, 对客户电能表和公司资产构成威胁。由此电能表箱 (二级保护箱) 因电失火事故时有发生, 尤其夏季炎热天气和冬季严寒天气, 客户空调器及其他家用电器满负荷工作, 因电失火情况更为严重。

以某台区2012年夏季发生的一起电能表箱失火事故为例, 现场损坏供电公司资产三孔电能表箱一个及表计线、户引线, 直接经济损失600元, 现场损坏客户资产电能表3块。

论证二:有机玻璃镜在风吹日晒的自然环境下, 使用几个月后就会出现变色、变形、裂纹等情况, 必须进行更换。经测试统计, 按现有有机玻璃镜的使用性能, 为了达到使用效果, 确保抄表器抄录电度指数的可靠性, 确保台区电工在巡视设备时能够看清箱体内设备运行状态, 每年的4月和10月需对有机玻璃镜全部进行更换。全市现使用有机玻璃镜34万块左右, 每块0.5元, 每年更换费用为34万元。如果压缩有机玻璃镜的更换费用, 往往又增加了电能表箱的安全风险。鉴于此, 武安市供电公司对有机玻璃镜进行了革新安装, 即散热增光法。

3 散热增光法的操作方法

对有机玻璃镜上半部的中间位置, 用工具开挖宽1 cm, 长3 cm的孔 (大于这个尺寸, 小型雀类容易进入构筑鸟巢) , 用于散热和增加光线的透入。

4 验证有机玻璃镜的革新效果

(1) 采取散热增光法的电能表箱 (二级保护箱) , 箱内箱外的温差小于2℃, 散热效果理想, 箱内设备安全运行有了更好的保障。

(2) 抄表员在抄录上述表箱时, 由于透光性能好, 每个表箱抄录时间可节省1 min左右, 以每天抄录100个电能表箱为例, 每天可节省100 min的工作时间。不仅减轻了抄表工作强度, 而且抄表差错率也由原来的万分之五降至万分之三以下。

(3) 台区电工巡视检查箱内设备运行状态更加直观, 发现有异常才开箱维护, 减少了无效劳动, 增加了箱内设备安全运行保障。

暴力散热底座变温柔 第10篇

说起散热底座,如果单从价钱上分,可以有很多类别,高端的金属材质配合静音风扇效果自然不俗,只是价格难以接受,而二三十元买到的散热底座,为了追求效果,往往采用多个高速小风扇设计,也就是人们说的暴力风扇散热,白天还算好,若是晚上使用,噪音不是一般的暴力。

改造其实很容易

成品的调速器有很多,电阻式和硅控的都可以,那种机箱风扇调速器就很好用,采用滑动变阻器,价钱便宜,才10元左右。

拆开散热底座,找到开关电路部分,其实只要把调速器串联到火线就可以了,火线一般是红色或黄色,相对另外一根线颜色要鲜艳,找到之后剪断火线,用打火机烧开线皮,将铜丝连接好后绕成一股线,最后使用绝缘黑胶带固定。

一般来说,风扇的转速稍微降低一些,噪音就会降低很多。此调速器的调节范围,大致为全速的25%到100%之间。使用时可以根据自己的实际情况,来调节转速,达到散热与静音的均衡点。

电脑噪音只因风扇

电脑噪音主要的噪音大户,就是各种风扇,比如显卡风扇、机箱风扇、CPU散热器的风扇、电源风扇等。为这些风扇加装调速器通过调节风扇转速,也可以很好地控制噪音。

小提示:

★线头处一定要使用绝缘黑胶带捆绑,如果是金属外壳的散热底座,裸露的线头很容易造成短路。

★可以将调速器用双面胶固定在散热底座外壳四周,这样携带起来更方便。

倒装芯片散热技术研究 第11篇

众所周知, 常规的芯片封装流程中包括贴装和引线键和两个关键工序, 而倒装片则合二为一, 它是直接通过芯片上呈阵列排布的凸点来实现芯片与封装衬底的互连。它之所以称为倒装片是因为芯片本身是倒扣在封装衬底上的, 与常规封装芯片放置的方向刚好相反。该技术使得集成规模和芯片功耗越来越大, 工作温度的上升使得散热问题越来越突出。因此, 如何改善散热问题将是倒装芯片封装技术的重要技术。

2 倒装芯片技术

倒装芯片封装技术是把裸芯片通过焊球直接连接在有机基板上的技术, 其封装方式为芯片正面朝下面向基板, 不需要引线键合就能形成最短的电路。该技术会在芯片与基板之间的焊球连接的间隙处填充填充胶, 这种填充技术称为底部填充技术。它能把芯片、焊球凸点和基板紧紧地黏附在一起, 从而可以降低焊点上的应力同时提高焊点的热疲劳寿命。其一般结构如图1所示。倒装芯片封装技术的特点有:

(1) 封装基板是硅材料。

(2) 电气面及焊点凸点在芯片下表面。

(3) 球间距一般为4-14mil, 球径为2.5-8mil, 外形尺寸为1-27mm。

(4) 组装在基板上后使用底部填充技术。

该技术的优点有:

(1) 与传统封装技术相比, 尺寸更小更薄, 且重量更轻。

(2) 封装密度显著提高, 单位面积内的I/O数量明显提高。

(3) 由于短的互连减小了电阻、电感和电容, 信号的完整性和频率特性更好, 性能也进一步提高。

(4) 倒装芯片没有塑封体, 散热能力较传统封装技术也有所提高。

(5) 倒装凸点的制备以圆片、芯片为单位, 故提高了生产效率, 降低了生产成本。

3 散热问题技术研究

倒装芯片封装技术中芯片产生的热量主要通过焊料凸点直接传输至封装衬底, 芯片衬底加装散热器是该技术的主要散热方式。然而, 随着封装技术朝着更高密度、更小尺寸、更快处理速度及更高可靠性方向的发展, 加装散热器已经不能满足当前的散热要求, 故研究新的散热方式已成为目前学术界的研究热点。

刘培生等人针对一款晶圆级封装产品的散热问题做了分析, 他们得出的结论是, 考虑成本、散热等综合因素, 选择空气对流系数为25×10–6W/ (mm·℃) 基板厚度为0.10 mm、焊球间距为0.5 mm为最优参数, 可满足实际生产需要。武晓萌等人针对包含5款芯片的典型射频前端系统, 应用ANSYS ICEPAK三维数值分析法进行仿真计算发现柔板同层的温差降低到POP结构的6%, 异层的温差降低到POP结构的4%, 避免了热点的出现, 且铜屏蔽罩能够起到更好的散热作用。Sally Cole Johnson提出了倒装芯片封装技术中新型的电热管理方法, 即采用散热铜柱凸点为电子系统内部提供所需的冷却能力。该方法是将薄膜热电材料集成到倒装芯片的焊料凸点中, 这样就可以直接在芯片表面完成主动的散热管理。陈茂新提出了平面连接型倒装LED结构, 即将芯片与硅基板使用平面连接, 这样可以极大地增加芯片与基板间的接触面积, 提高了散热性能。何建勇针对功率型LED倒装芯片封装工艺的散热问题提出的解决办法是共晶焊技术, 该技术可以解决LED封装过程中核心的散热问题与固晶问题。

4 结语

在解决倒装芯片的散热问题时, 我们可以对任何电参数和热特性进行模拟, 从而最终选择出最佳的封装手段。除此之外, 我们还可以就材料的选择、热选择、焊料合金和组装结构的选择上做出进一步研究, 以使散热问题得到进一步解决。

摘要：随着微电子封装技术朝着更高密度、更小尺寸、更快处理速度及更高可靠性的方向发展, 倒装芯片封装技术应运而生, 本文研究了其散热问题的最新技术及研究进展。

关键词：倒装芯片,散热,底部填充,焊料凸点

参考文献

[1]刘培生.晶圆级封装的优化散热分析[J].电子元件与材料, 2015 (1) :22-25.

[2]武晓萌.基于柔性基板的异构多芯片三维封装散热仿真与优化设计[J].科学技术与工程, 2014 (07) :238-241.

[3]Sally Cole Johnson.一种新型散热凸点制作方法[J].集成电路应用, 2008 (03) :36-39.

[4]陈茂新.新型平面连接式倒装LED设计与关键技术研究[D].北京工业大学, 2014.