Proe/Creo电子产品结构设计：散热件结构设计详解

5-1、热设计概述

热设计就是根据电子元器件的热特性和传热原理，采取各种结构措施控制电子产品的工作温度，使其在允许的范围之内，为芯片级、元件级、组件级和系统级 提供良好的热环境，保证它们在规定的热环境下，能按预定的方案正常、可靠的工作 。保证可触及件不会因过高温度而使人烫伤；电击防护 用的绝缘材料不会因过热导致绝缘性能 下降；可燃材料和元件不会自燃；不会因过热导致材料变形引起电气间隙 和爬电距离减小；不会引起某些材料和元件挥发出有毒或可燃的气体。

传热的基本理论是进行热设计的基础，不同的传热方式有不同的机理。因此只有掌握了传热过程 的基本理论、设计方法及实验方法，才能有效解决电子产品热设计中的各种实际问题。

5-2、电子产品的热设计

2.1、 机壳的热设计十分重要，设备的工作热可通过机壳的传导和辐射散出机外，通过合理的开孔，可形成对流通风散热，加速设备的工作热的散发。

由于机壳设计时要考虑其防触电性能和防火性能 ，在材料和厚度的选择上余地不大，因此机壳的热设计主要考虑以下几点：

（1） 合理选用机壳的颜色

选用黑漆涂覆能增加散热效果。内表面涂黑漆可降低机内温升，促使机内发热元件的散热，外表面涂黑漆能降低机内表面温升加速机壳的热传导和热辐射。

（2） 合理开通风孔，形成自然对流 散热

通风孔的进出气口，应尽量设在整机温差最大的两处，进风口应尽量低，出风口尽量高，并且孔的位置要靠近发热元件 。

2.2、.发热元件的处理

尽量置于易于通风散热的地方；

增加发热元件的散热面积，例如，对大功率晶体管 增加散热片；采用适当的降额设计 ，减少功耗。

2.3.合理选用热保护装置

为防止在故障条件下引起过高的温升，可适当加装过温保护装置 ，来及时切断电源。

热保护装置分为二类，一类为不可恢复型，例如，热熔断体 ；另一类为可恢复型，即断开后，当温升下降后能自动恢复工作，这类元件有PTC元件 、双金属片热保护器等。

2.4.选用适当的散热方法

常用的散热的方法

（1）风冷式散热风扇+散热片

（2）水冷式散热散热器+水管+水泵

（3）半导体制冷法利用半导体制冷器

（4）热管散热法在热管里填充特制的液态导热介质，使热量均匀地散发到散热器的各个部位

热翅片上，极大地提高散热片的导热性能 。

（5）液氮散热法

（6）软件降温法软件散热可以让CPU在没有工作或工作比较清闲时，让CPU休息，从而减

少CPU的耗电，使温度下降。

（7）散热片散热

（8）风扇散热

5-3、散热器及其安装

散热器是以对流和辐射的方式将热能传到环境中去的，散热器的热阻RθS-a与散热器的材质、结构、表面颜色、冷却方式及安装位置有关。

3.1散热器的形状

3.2散热器的表面：

涂黑色漆或钝化。目的是提高辐射系数 ，可减小10%-15%的热阻。

3.3散热器的安装：

应垂直安放。因为热气流密度轻，自然向上流动，以形成“烟囱效应 ”，便于散热。热阻可减小15%-20%。

3.4散热器的冷却方式

自然冷却——依靠空气的自然对流及辐射。结构简单、无噪声，但散热效率低。

风冷——强制通风 ，加强对流的散热方式。为自冷散热效率的2-4倍，噪声大。

水冷——散热效率极高，为自然散热的150倍。冷却介质有水、变压器油，投资高。

3.5散热器的材质

主要有铝板或铝型材料制成（价格低），另外还有铜、镁和钢等材质。