损耗与散热设计
第8章 损耗与散热设计
开关电源是功率设备，功率元器件损耗大，损耗引起发热，导致元器件温度升高，为了使元器件温度不超过最高允许温度，必须将元器件的热量传输出去，需要散热器和良好的散热措施，设备的体积重量受到损耗限制。同时，输出一定功率时损耗大，也意味着效率低。
8.1热传输
电子元器件功率损耗以热的形式表现出来，热能积累增加元器件内部结构温度，元器件内部温度受最高允许温度限制，必须将内部热量散发到环境中，热量通过传导、对流和辐射传输。当损耗功率与耗散到环境的功率相等时，内部温度达到稳态。
1. 传导
传导是热能从一个质点传到下一个质点，传热的质点保持它原来
的位置的传输过程，如图8-1固体内的热传输。热量从表面温度为T 1
的一端全部传递到温度为T 2的另一端，单位时间传递的能量，即功
率表示为 T
R T l T T A P ?=-=
)(21λ （8-1） 式中 A
l R T λ= （8-2） 称为热阻（℃/ W ）；l －热导体传输路径长度(m)；A －垂直于热传输路径的导体截面积(m 2)；λ－棒材料的热导率(W/m ℃)，含90%铝的热导率为220W/ m ℃，几种材料的热导率如表8-1所示;ΔT ＝T 1－T 2温度差(℃)。
例：氧化铝绝缘垫片厚度为0.5mm ，截面积2.5cm 2，求热阻。
解：由表8-1查得λ＝20 W/m ℃，根据式（8-2）得到
3
4
0.5100.120 2.510t R --?==??℃/ W 式（8-1）类似电路中欧姆定律：功率P 相当于电路中电流，温度差;ΔT 相当于电路中电压。
半导体结的热量传输到周围空气必然经过几种不同材料传输，每种材料有自己的热导率，截面积和长度，多层材料的热传输可以建立热电模拟的热路图。图8-2是功率器件由硅芯片的热传到环境的热通路(a)和等效热路(b)。由结到环境的总热阻为 sa cs jc js R
R R
R ++= （8-3） 上式右边前两个热阻可以按式（8-2）计算，最后一项的热阻在以后介绍的方法计算。如果功率器件损耗功率为P ，则结温为 a sa cs jc j T R R R P T +++=)( （8-4） 式中R jc ， R cs 及R sa 分别表示芯片结到管壳，管壳到散热器和散热
器到环境热阻。除了散热器到环境的热阻R sa 外，其余两个热阻可以按式(8-2)计算。
(a) (b) 图8-2功率器件热传输和等效热路图
从式（8-4）可见，要使结温T j 不超过最高允许温度T jM ，应当器件降低功耗P ，或者减少热阻。一定的封装，决定了管壳和芯片结构，也就决定了结到壳的内热阻R jc 。如果希望R jc 小，热传输路径l 要尽可能短，但受到器件承受的电压、机械平整度等限制；还要使传输截面积尽可能大，但这受到例如寄生电容等限制。
封装一般采用高热导率材料减小热阻。高功率器件直接安装在空气冷却，甚至水冷散热器上。尽量减少结到壳热阻R jc ，一般可以小于1W/℃。
手册中常给出结到壳热阻R jc ，最高允许结温T jM 和最大允许损耗P M ，或最高允许结温T jM 最大允许功率损耗P M 和允许壳温T c 。如果是后者，根据已知数据就可以知道结到壳热阻 jM c
jc M T T R P -= W/℃ （8-5）
壳到散热器通常有一层绝缘导热垫片，绝缘垫片可以用氧化铝、氧化铍、云母或其他绝缘导热材料。壳到散热器热阻R cs 包含两部分：绝缘垫片热阻和接触热阻。绝缘导热垫片热阻可按式（8-2）计算。例如用于TO －3封装的75μm 绝缘云母片热阻大约1.3℃/ W 。但是，固体表面再好精加工，表面总是点接触，存在很大接触热阻，应当施加适当的装配压力，增大接触面，即便如此，表面之间仍有空气隙存在，对热阻影响很大。太大的压力会使器件内部结构变形，可能适得其反,一般使用力矩板手保证确定的压力，又不致器件安装变形。同时，材料接触表面应当平整、无瘤、坑，并在适当压力的前提下，绝缘垫片涂有混合导热良好氧化锌的硅脂，驱赶表面间空气，使接触热阻下降50%～30%。TO3封装当涂有硅脂或导热材料时热阻大约0.4℃/ W 。如果应用复合材料过多，层太厚将增加热阻。接触热阻可按下式计算 'cs R A β
= W/℃ (8-6)
A 为接触表面积，cm 2；β－金属对金属为1,金属对阳极化为2；如果有硅脂分别为0.5和1.4。
2. 瞬态热抗
众所周知，物体在传输热量之前，必须吸收一定的热能加热本身到高于环境的相应温度；而当热源去掉后，这部分热能经过一定时间释放掉，温度降低到环境温度。这相似电容的充电和放电效应。在热电模拟等效热路中引入热容的概念。
在电源开机、关机和瞬态过载等情况下，功率器件往往在瞬间损耗（浪涌）大大超过平均损耗，引起芯片结温瞬间升高，结温是否超过最大允许结温，这与功率浪涌持续时间以及器件的热特性有关。在瞬态情况下，热传输的热路中必须考虑热容C s 。材料的单位体积（或质量）的热容定义为热能Q 相对于材料温度T 的变化率，即 /v dQ dT C = 其中C v 是单位体积热容，每度（K ）单位体积的焦耳，或称为比热。对于矩形截面A 材料，长度（热传输方向）d 的热容C s 如下 s v C C Ad = （8-7） 结温瞬态特性类似于电力传输线，等效电路方程的解很
复杂。通过热电模拟可以得到方程的近似解，稳态模型如图8-2所示。如果输入功率P(t)是阶跃函数(图8-3(a))，考虑热容的等效热路如图8-3(a)所示，短时间温升T j (t)为
()120()4/j t s a T t P t R C T π=+???? (8-8)
式中P 0为功率阶跃幅值，并假定t 小于热时间常数近似解为
/4t s R C τπ= (8-9)
P a t
(c) 图8-3 等效热路瞬态热抗(a)，阶跃输入(b)和瞬
态热阻抗响应
如果时间大于时间常数τ，T j 接近稳态值P 0R t ＋T a 。图的纵轴T j /P 0是瞬态热阻抗Z t (t)＝T j (t)/P 0。但是，热传输相似于电网传输线，不是集中参数，热时间常数不能简单使用类似电路中的RC 时间常数。式(8-9)是时间小于τ时的级数展开项，是t 的1/2次方，而不是简单的指数关系。
在实际器件中，热传输路径中不是一种材料，而是多种材料的多层结构，实际热系统是非线性高阶系统。制造厂在功率器件手册中常提供如图8-4所示的瞬态阻抗曲线。
如果输入功率的时间函数已知，可以利用热抗曲线预计结温：
()()()j a T t P t Z t T =+ （8-10）
例如，IRFI4905通过启动时瞬时矩形功率脉冲150W ，脉冲宽度20μs ，占空比D ＝0.2，查得Z tjc =0.53
W/℃,环境温度35 ℃于是
1500.5335114.5j T =?+=℃
实际上，功率脉冲一般不是矩形的，可以用幅值相等、能量（功率时间积分）相等原则求出脉冲宽度。
3. 散热器
在式(8-3)中，我们已经解决了R jc 和R cs ，前者由器件厂商提供，后者可以根据绝缘要求选取适当的材料计算求得。在一定的损耗功率P 时，要选择恰当的散热器，保证器件结温不超过最大允许结温。
目前使用的散热器平板、叉指型和翼片铝型材。自然冷却散热器翼片之间的距离较大，至少应当10~15mm 。散热器表面黑色阳极化使热阻减少25%，但成本增加。自然对流冷却热时间常数在4~15分钟。如果加风扇，热阻下降，使得散热器小而轻，同时也减少热容C s 。对于强迫风冷散热器大大小于自然对流冷却散热器。强迫风冷散热器的热时间常数典型值可以小于1分钟。用于强迫风冷散热器叶片之间距离可以为几个mm 。在高功率定额，采用热管技术或油冷、水冷进一步改善热传导。
散热器大小与器件可以允许的最高结温有关。对于最坏情况设计，规定了最高结温T jM ，最高环境温度T amax ，最高工作电压和最大通态电流。如果最大占空比、最大通态电流和最大通态电阻已知（由手册可以查得T jM 和最大电流）就可以计算功率器件中最大功率损耗。
如果器件结温125℃，TO －3晶体管，其功耗为26W ，制造厂提供R jc ＝0.9℃/ W 。使用带有硅脂的75μm 云母垫片，其综合热阻为0.4℃/ W 。散热器安装处最坏环境温度是55℃，根据式（8-4）求得散热器到环境的热阻为 12555(0.90.4) 1.3926
t R -=-+=℃/ W
图8-4 IRFI4905 MOSFET 结到壳最大瞬态热抗图(International Rectifier -IR) 矩形脉冲宽度(s) 单脉冲
（热抗） 热阻抗（Z t j c ）
占空比
峰值T j ＝P DM ×Z tjc ＋T c
注：
手册中常给出铝型材单位长度热阻，由计算出的散热器热阻求出需要该散热器型材的长度。
4. 对流和辐射传热
生产厂提供的散热器数据是该散热器在规定环境温度散热器到环境的热阻R sa 。此热阻包含了辐射和对流热阻，它们与环境温度有关。因此有必要了解散热器对流和辐射热传输机理。对流和辐射热阻与传导热阻并联。
辐射热阻
根据斯蒂芬－波尔兹曼定律，经辐射传输的热能
()
8445.710s a P EA T T -=?- （8-11a ）
P 为辐射功率(W)；E 为表面发射率；T s 为表面温度(°K) ；T a 为环境温度或周围温度(°K);A 为散热器外表面（包括叶片）(m 2)。对于黑色表面如黑色阳极化铝散热器E ＝0.9。对于磨光铝，E 可能小到0.05。
对于黑色阳极化铝散热器可以将上式重新写成 445.1100100s a T T P A ??????=- ? ? ? ??????
? （8-11b ） 根据热路欧姆定律，辐射热阻为 445.1100100rt s a T
R T T A ?=??????-?? ? ?????????
如果T s ＝120℃=393K ；T a ＝20℃=293K ，则辐射热阻 0.12rt R A
=℃/ W 例：每边10cm 表面阳极化的黑色立方体，表面温度T s ＝120℃，环境温度为T a ＝20℃，辐射热阻 2
0.12260.1rt R ==?℃/ W 对流热阻 如果垂直高度d 小于1m ，对流带走的热能 ()1.250.251.34T P A d ?=（W ） (8-12)
ΔT 为物体温度与环境空气的温度差（℃），A 是垂直表面积（或物体总表面积）(m 2)，d 物体垂直高度(m)。根据热欧姆定律，对流热阻 1/411.34ct d R A T ??= ????
（8-13） 如果d=10cm ，ΔT ＝100℃ 0.13ct R A
=℃/ W 例：有一个薄板表面温度为120℃，环境温度为20℃，板高10cm ，宽30cm ，求R ct ： 1/410.1 2.21.3420.10.3100ct R ??== ??????℃/ W
如果立方体与薄板面积相同，对流热阻与上例相同，则辐射和对流总热阻为
ct rt rct ct rt
R R R R R =+＝1℃/ W 热从水平向上表面比垂直表面移开多15％~25%。表面向
下，相对与垂直表面下降33%，如果表面很大下降得更多。这
意味着前面例子计算一个六方体对流热阻比计算值大10~20%,
这增加对流热阻大约4%。上式计算结果修正后增加热阻2%。
从上面讨论可知，热阻与T s ，T a 和ΔT 有关。通常散热器
不可能安装在空气充分流通场合。所以，对于近似计算，使用
总表面积，而不是水平向上和向下表面。散热器翼片距离越
近，空气流通越困难，图8-5是翼片距离小于25mm 自然冷却对
流表面减少系数F 曲线。根据翼片间距离，得到减少系数F ，将
式（8-13）中A 乘以此系数，翼片间距离越小，F 越小，热阻增
加越大。
5. 散热器计算举例
应用讨论的原则，估算图8-6所示散热器－环境热阻R sa 。
T s ＝120℃，T a ＝20℃。其有效表面积为
20.120.0820.060.080.0288r A =??+??=m 2
则辐射热阻 0.12 4.170.0288
r R ==℃/ W 叶片之间间隔9mm ，这大大减少散热器自然对流的影
响，根据式 修正对流热阻为 1/411.34c r d R AF T ??= ????
减少系数F r 如图8-8所示。图中对流冷却曝露表面近似
值为 2121620.080.09160.080.060.0912A A A =+=??+??=m 2
查图 9mm 叶片间隔得到F ＝0. 78。对流热阻为 1/410.08 1.761.340.09120.78100c R ??== ?????
℃/ W 综合辐射和对流的热阻为 4.17 1.76 1.241.76 4.17
sa R ?==+℃/ W 8.2 半导体器件结温和损耗
1. 结温
理论上半导体结温如果超过280℃，PN 结失去单向导电性。但大多数器件制造厂在手册中允许结温远小于此值，最高允许结温T jM 通常在125℃~180℃范围内。最高允许结温越高，则允许损耗功率越大。
在选择器件时，从系统的可靠性考虑，最坏情况下结温应当低于器件最高允许结温20~40℃。虽然有些功率器件，小功率器件，IC 可以工作在稍微高于200℃，但是它们的工作寿命是很低的，同时它们工作特性变得很差，生产厂不保证在结温以上的工作参数，要是一定要工作超过最大结温，设计者与生产厂必须对大量器件在应用情况下（高温）筛选，否则不能保证制造的变换器不失误，但这样做是劳民伤财。
图8-5 自然冷却散热器对流面积减少系数
在某些高环境温度特殊应用场合，只能进行器件筛选。设备出厂前必须做48小时到150小时的满载、最大环境温度老化测试。在设计电力电子设备时，特别是高环境温度设备，必须在设计初期就要预计元器件的损耗并考虑热传输问题，估计散热器尺寸和重量，在机箱内安放位置及其周围的温度。热设计不好，将使设备的可靠性大大降低。根据经验半导体器件高于温升50℃，每增加10~15℃寿命下降1倍，正确选择散热器只是电力电子设备的第一步。
2. 功率元器件损耗
功率元器件不是理想的，都有损耗。变压器电感有磁芯损耗和线圈铜损耗，在第5章讨论过。电容有交流ESR 损耗，见第3章。功率半导体器件有导通损耗、截止损耗和开关损耗，此外还有驱动损耗。损耗计算和预计给散热设计、可靠性预计、结构设计以及元器件选择提供依据。
我们首先研究一个功率电阻的损耗。如果流过10Ω电阻电流中值幅度为10A ，纹波电流为2A （图8-1），占空比为0.36，工作频率为100kHz ，电阻的峰值功率为
2211101210p p P I R ==?=W
平均功率 2
2
201()212on T a a on I I I P R I t dt DR I T T ???????=+-+=+?? ????
?? 210100.36360=??=W 也可以用电流的有效值计算电阻损耗，电流有效值为
I ==（8-14a ） 结果是相同的。一般情况下，用电流有效值计算元器件脉冲损耗。如纹波电流ΔI 如果小于0.3I a 就可以忽略，一般近似为
I I =（8-14b ）
用式（8-1b ）计算上例，结果式相同的。所有电阻损耗都是用电流有效值计算：电容ESR 损耗用纹波电流有效值计算；电感和变压器铜损耗直流损耗用直流电流和直流电阻计算，而交流损耗用交流电阻和交流有效值计算（不是总有效值）。
a. 二极管损耗
计算二极管损耗必须知道其电流、电压波形。由于结构不同，不同二极管的电流、电压波形是不一样的，即使相同二极管，由于电路条件不同，电流电压波形也不同。一般通过实际测试获得，图8-8所示为快恢复二极管的电流、电压波形。 如果有面积仪当然方便许多。直接由检测得到的电流波形计算二极管损耗时，需要做若干近似处理：由于t ir 电流上升时间和反向电压上升时间t ur 很短，予以忽略。反向电流上升时间也忽略，即二极管电流一旦反向，电压就上升到额定反向电压，反向电流持续时间，就是反向恢复时间t rr 。于是，二极管损耗可以计算如下： 22if on rr D F F F F R R t T t P U I U I U I T T T
=++ (8-15) 上式右边第一项为正向导通损耗；第二项为电流下降损耗，一般较小可以忽略；第三项为反向恢复损耗。
b. MOSFET 损耗
损耗有三个部分：导通损耗，栅极损耗和开关损耗。
图8-7 流过电阻的电流波形
图8-8二极管电流电压波形
一般通过测量获得MOSFET 的电流电压波形如图8-3所
示。
导通损耗 MOSFET 完全导通时，漏－源之间等效电阻
R on 上的损耗：
2on D on P DI R = （8-16） 应当注意手册上导通电阻测试条件，测试时一般栅极驱动电压为15V 。如果驱动电压小于测试值，导通电阻可能比手册大，而且导通损耗P=R on I 2也可能加大。多子导电的导通电阻R on 为正温度系数，导通电阻与温度典型关系为 2525007.1)(-?=T R T R （8-17） 如果我们知道了热阻，根据导通损耗与开关损耗之和就
可以计算结温，根据新的结温计算新的导通电阻，如此反复迭代，求得结温和导通损耗。
开关损耗 随着MOSFET 的交替导通与截止（非谐振），瞬态电压和电流的交越导致功率损耗，称为开关损耗。在图8-9中，电流上升时间和电流下降时间t ir ,t if 和电压下降时间和电压上升时间t ur ,t uf 之和称为开关时间t sw 。假定电流电压上升与下降都是线行的，电流连续模式开关损耗为 2D p sw
sw I U ft P = （8-18a ）
如果是断续模式，假定开通时间与关断时间相等，只有关断损耗为 4D p sw
sw I U ft P = (8-18b)
如果驱动电压越‘硬’，开关时间越短，开关损耗也就越小。
栅极损耗为驱动栅极电荷引起的损耗，即栅极电容的充放电损耗。它不是损耗在MOSFET 上，而是栅极电阻或驱动电路上。虽然栅极电容与栅极电压是高度非线性关系，手册中给出了栅极达到一定电压U g 的电荷Q g ，因此，驱动栅极的功率为
P=Q g U g f (8-19)
请注意这里没有系数0.5。要是实际驱动电压和手册对应的电荷规定电压不同，可以这样近似处理，用两个电压比乘以栅极电荷比较合理。要是你的栅极电压比手册规定高的话，这样做最好。但密勒电容电荷是造成计算误差的主要因素。
总之，MOSFET 的总损耗是通态、栅极电荷和开关损耗之和。而总损耗中仅仅是第一和第二项是损耗在MOSFET 上的。
例题 IRFP460漏极电流中值12A ，占空比D ＝0.36，截止电压400V ，开关频率f=70kHz ，开关时间t sw =0.1μs,环境温度40℃，25℃导通电阻R on =0.27Ω,R jc =0.45℃/ W ， R cs =0.24℃/ W （有硅脂），R sa =1.1℃/ W ，求结温T j 。
解：20℃导通损耗功率
220.360.271214on a P DR I ==??=W
开关损耗 6
40.1104001271016.822
sw sw t P UIf -?==???=W ()30.8(0.450.24 1.1)4095.13j jc cs sa a T P R R R T =+++=+++=℃
在95.13℃导通电阻为
95.132525 1.0070.27 1.007
0.44T on R R ?-=?=?=Ω 101.3℃导通损耗为
220.360.441222.81on a P DR I ==??=W
新的结温
()39.6(0.450.24 1.1)40111.1j jc cs sa a T P R R R T =+++=+++=℃
进一步计算111.1℃导通电阻R on ＝0.5Ω，导通损耗25.92,结温116.4℃。继续迭代，最终结温为118℃，小于150℃,损耗为43.6W 。可以得到散热器温度88℃,壳温98.5℃。
c. 功率BJT 损耗
功率双极型晶体管（BJT ）损耗计算方法与MOSFET 相似，只是驱动（基极）损耗与MOSFET 不同，是消耗在功率上的。连续模式 2Cs p sw
C Cs CES Bs BEs I U ft P I U
D I U =++ （8-20）
式中U CES 功率管饱和压降，有抗饱和箝位，此压降要比饱和压降高。U Bes 一般大于1V 。一般驱动电压远大于1V ，实际上驱动损耗还要包含串连电阻损耗，但不消耗在功率上。
d. 半导体器件损耗测试
通常依据手册数据进行稳态损耗计算，尤其时开关损耗计算存在很大误差。为了提高计算准确性，可以使用等效法求得器件损耗、温升和热阻。
测量确定工作条件（环境温度）下电源中功率管壳温T c ，然后用直流电源加载功率管上，调节基极电流（或栅极电压）来调节功率管电流，即调节功率管损耗P ＝UI ，在相同的条件下，达到功率管的壳温测试值，这时功率管损耗P 为电源中功率管的损耗。已知损耗就可以测试壳到散热器温差和散热器到环境温差，就可以利用热的欧姆定律（式（8-1））决定确定R cs 和散热器热阻R sa 。
e. 电容器损耗
电容损耗主要是ESR 损耗。如果电容的电流有效值为I ，则电容损耗为
2c esr P I R =
例：断续模式反激变换器输出功率45W ，效率75%，初级峰值电流1.1A ，开关频率为50kHz ，占空比
为0.4，输入电压220V ±10%，50Hz ，直接整流，输入纹波电压4%。电容滤波。选择电容，并计算电容损耗和温升。
解：输入纹波电压为4%，即U p /U L =0.96，整流输出功率为变换器的输入功率45W/0.75=50W 。交流最
低输入电压为220×0.9=198V ，峰值电压U p ＝198×1.414=280V ，根据式（3-20）得到需要的电容量 222250163(1)50280(10.96)
o p P C fU k ===-?-μF 选择CDE ，500C 型C ＝160μF/400V ，120Hz 纹波电流1.3A ，100Hz 纹波电流约为120Hz 的0.95，10Hz 以上为1.45倍。R esr ＝0.652Ω(120Hz)，外壳为AK ，管芯到底部热阻为1.67℃/W ，壳到环境热阻为17.12℃/W 。电流脉冲的宽度 11cos cos 0.960.92250
k t f ππ--===?ms 电容的峰值电流 63
(1)
16010280(10.96) 1.990.910p cp CU k I t ---???-===? A 电容电流低频电流有效值为
0.57ac I I === A
变换器输入电流的有效值
0.34co I I === A 电容电流总有效值
0.644I === A
电容损耗为
220.660.6520.27c esr P I R ==?=W 电容的温升
(1.6717.12)0.275T T R P ?==+?=℃
8.3 变换器效率
效率是电源的重要指标。高效率意味着较小的体积或较高的可靠性。
1. 定义
变换器的总输出功率除以总输入功率定义为效率 i
o P P =η (8-21) 式中P o －输出功率；P i －输入功率。
除了满足规范外，对效率的兴趣在于：输出一定的功率时，变换器要损耗相应的功率，变换器消耗功率就意味着发热。变换器温度高低对MTBF 影响很大，高效率，温升低使产品长寿命，或更小的体积。
效率可能对用电池供电的设备更重要，电池的容量是有限的，再次充电前甚至节约1W 就可以延长供电时间。
家用电器所用的开关电源的效率也很重要。因为在美国典型的家庭用电限制在20A 以下，如果变换器效率低，就不可能提供正常的输出，很大功率消耗在变换器中，不可能足够的电能传输到负载而不跳闸。
模块电源是很小的变换器，固化在一个扁平的外壳中。电源工业界所说的模块效率不是额定负载的最大效率（即说明书中所说的“效率高达…”）.而模块工业界的效率则是单个模块效率。这就是说，如果要应用模块需要附加一些部件，组成一定功能的变换系统。例如实际上还要加上EMC 滤波或输入PFC 、输出滤波等，这是不足为奇。但这样，系统效率当然变差。销售商并未对此说明。此外，变换器拓扑学术论文中的效率往往是功率级效率，既没有考虑辅助电源的损耗，也没有考虑到其他辅助电路－输入滤波，启动电路，电流检测－损耗，甚至未包括驱动损耗，因此，那种效率也不足为凭。
一般电源通常在额定输入电压、满载条件下测量的。但不少电源常常工作在半载以下，这种情况下，更应当关注轻载效率，电源设计者在选择拓扑时应当特别注意的。
2. 总损耗
根据效率定义，电源的总损耗为 )11(-=-=η
o o i P P P P （8-2） 总损耗包括功率器件、变压器、滤波电路、缓冲电路、辅助电源、EMI 滤波、保险丝、假负载等一切损耗。偶尔你会听到“变换器效率”，实际上仅只包含功率电路、变压器、整流滤波电路和缓冲电路损耗，不包含除此以外的其它电路损耗，甚至不包含功率开关驱动损耗。
在电源设计开始，应当对所设计的电源效率有一个恰当的估计，由此选择功率开关。用式(8-2)计算出允许的总损耗。再根据所选择拓扑给出功率电路的允许损耗－功率开关损耗P s ，变压器损耗P T ，滤波损耗P f ，漏感引起的损耗P ls ，缓冲电路损耗P sn ，整流损耗P R 等等。辅助电源如果是直接取自于输入电压，不影响功率电路输入功率，可根据所选择的功率器件，保护电路和显示电路的消耗电流，单独给出允许损耗；如果辅助电源采用自举供电，在功率电路中还应当包含其损耗。
功率开关损耗P s 包括功率管导通和开关损耗。导通损耗与电流I 或电流的平方I 2成正比。高压器件比低压器件导通电阻（或压降）大，更长的开关时间，因此通态损耗和开关损耗也大。开关损耗随频率增加而增加,因此高压大功率电源一般开关频率较低。IGBT 电压定额一般在500V 以上，导通压降
在2~3V，从损耗的观点不适宜工作在低电压（<200V）和工作频率超过30kHz电路中。低压MOSFET 电流定额越大，导通电阻越小。如果将大电流定额的器件用在小工作电流场合，导通损耗明显降低，但大电流器件的栅极电荷比小电流大，栅极驱动损耗将明显增加，因此必须在栅极损耗和导通损耗之间折衷，但栅极损耗随开关频率增加而增加，如果采用大马拉小车，开关频率是调节损耗的重要因素。双极型功率管通态压降一般在1V以上，为减少存储时间，通常采用抗饱和措施，导通压降增加。作为粗略估计，可以假定开关损耗等于导通损耗。
变压器损耗P T包括磁芯损耗和线圈损耗（铜损耗）。正确设计和绕制的开关电源变压器效率一般在98%以上。如果要求高效率，必须选择较低的磁感应，磁芯的体积较大。但是如果设计不当，损耗将明显增加。尤其是反激变压器如果存在较大漏感，箝位电路采用RCD，设计不当损耗明显加大。
滤波损耗P f包含滤波电感损耗和电容损耗。如果是连续模式电感，主要损耗是线圈损耗，磁芯损耗可以忽略。电容存在ESR损耗，电感连续模式中，电容纹波电流较小，电容损耗也较小，整个滤波损耗大约为输出功率的1%以下。如果是反激，电容的ESR损耗大大增加，滤波损耗就是电容损耗。
整流电路损耗P R包括整流管正向压降引起的导通损耗，反向恢复引起关断损耗，以及为避免振荡二极管的缓冲电路损耗。低输出电压电源整流管导通压降是影响整机效率的主要因素，导通损耗可以用二极管的正向压降乘以输出电流来估计。因此输出电压越低，整流管压降影响就越大。输出电压5V 以下，要达到效率80%以上效率必须采用同步整流。但是同步整流使得电路复杂，同时在高频时，驱动损耗将明显增加，限制了效率的提高。当输出电压高时，二极管反向恢复损耗和缓冲电路损耗将明显增加。
辅助电源损耗包括控制芯片损耗、启动电路损耗、驱动损耗，以及显示、保护电路损耗。辅助电源损耗可以用辅助电源输出电流乘以其输出电压来估计。其中最大的损耗是驱动损耗。
其他损耗还有保险丝损耗，电磁兼容滤波器损耗，输入启动限流电路损耗，输入滤波损耗和布线损耗等等。输入损耗有些与输出损耗密切相关。例如输出损耗使得输入功率增加5%，即输入电流增加5%，功率管导通电阻损耗增加1.052－1=0.1,即10%。因此，要求高效率的电源，输出电路应尽量减少附加损耗。
在你设计变换器之前，应很好地估计你的变换器效率。如果需要高效率，你肯定需要这样的估算作为选择拓扑过程的一部分；选择错误的拓扑导致此后试图提高效率要花很大代价。为了保证整机的设计效率，必须对所设计的电源损耗作正确的估计。你如果没有设计经验，可以分析现有同等级输出功率电源的效率和损耗作为分配参考。
在低（<100W）到中等功率(<1000W)变换器效率几乎没有超过95％。输出功率越小，辅助电路的损耗所占的比例越大，效率越低。从概念来说，假定你要构建一个输入功率100W的变换器。如果这个变换器效率是80％，它的输出是80W，内损耗为20W。如果增加2％的效率，即82％，换句话说输出82W，节约2W，损耗减少10％。要是变换器效率是90％，则输出功率是90W，内损耗为10W，如果增加效率2％,得到92W输出，节约10W损耗中的2W，即20％。很清楚，节约损耗10％要比节约20％损耗容易，效率超过90％再增加效率2％变得十分困难。
在各单元设计前应当进行损耗分配，作为各单元设计依据。各单元保证小于分配的损耗，才能保证希望的整机效率。如果一个单元损耗超过分配的损耗，而且要减少这部分损耗要付出更高的成本，而另一个单元减少损耗成本较低，可以在单元之间协调，达到预期的效率而不增加成本，这是工程师的基本职责。
电子产品散热设计概述(doc 45页)
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电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 三、散热设计的方法 1、冷却方式的选择 我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量 / 热通道面积。 按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如下图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。如温升40℃（纵轴），热流密度0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。
散热片(heat sink)检验规范
散热片（heat sink)检验规范 目的：此规范之目的用于判断Heat Sink产品外观之可接受及不可接受之标准。 适用范围：本规范适用于各种制程技术制作之Heat Sink外观检验。（若客户的特殊要求时，以该合约要求之文件优先。） 规格文件优先权：当遇到不同规格文件冲突时，请依以下优先权 3-1 针对限度样品或允收条件所订定之规格 3-2 采购订单或指定之合约 3-3 Delta工程图面及规格 3-4 此份外观检验规范 抽样标准：依据MIL – STD - 105E 收样表，一般检验水准Ⅱ，AQL 1.0 抽样标准实旋抽样检验。 检验环境条件、设备及表面等级： 5-1 检验环境条件： 5-1-1 温度及湿度：常温20℃±8℃、湿度：常湿45%~85%。 5-1-2 照明：400~500烛光之白色萤光性照明设备，眼睛与受检面成45°左右。 5-1-3 目视距离：表面Class A / B 45cm，Class C 60cm。 5-1-4 检验时间：表面Class A 10秒/面，Class B 5秒/面，Class C 3秒/面。 5-2 检验设备：透明塑胶尺、游标卡尺、高度规、工作平台、表同粗度计、投影仪等。 5-3 表面等级：Class A表面检视时必须翻转检视面以得到最大反射光线，Class B / C 表面检视时则不可翻转检视表面。于检视表面时不可使用辅助之仪器将检视面放大，负责检视人员也必须经过适当这训练。请依以下检视图示 Class A （Viewing Conditions） Class B （Viewing Conditions） Class C （Viewing Conditions） 检验标准： 6-1 成品外观：依台达电子工程图面。 6-2 供应商提供相关品质证明文件： 6-2-1 材质证明文件 6-2-2 出货检验报告（EX：尺寸、拉拔力量测试数据、膜厚测定资料等。）
散热器采暖标准化设计
远 散热器采暖标准化设计 设计管理中心
一、基本规定 1、根据《散热器采暖系统标准化设计》的实际工作要求，使得在常用的住宅、公寓等居住建筑中，散热器采暖 系统模块化、标准化，特制定本标准作为技术储备。 2、标准中住宅的集中热水供暖系统应能实现分户热计量及分室控温。 3、由于进流系数较小，标准中不应采用两通恒温阀加跨越管的水平单管跨越式户内系统。 4、为了加大进流系数，标准中推荐根据情况从以下两种做法中选择：在水平双管式系统的每组散热器前加恒温 控制阀的做法；在水平单管跨越式系统的每组散热器前加三通阀的做法。 4、散热器支管连接方式的修正系数较小为好，宜采用同侧上供下回（?柱=1.0，?铜铝复合柱翼=1.0）；异侧上供下回 （?柱=1.0，?铜铝复合柱翼=0.96）。不宜采用无隔板同侧底部供回（?铜铝复合柱翼=1.14）；异侧底部供回（?铜铝复合柱翼=1.08）；异侧下供下回（?柱=1.25，?铜铝复合柱翼=1.10）。 5、散热器安装形式宜为上部敞口，当需隐蔽时：凹槽内上部距墙宜大于100mm，明装上部距离台板宜大于150mm， 装在罩内时上下部开口高度宜大于150mm。
二、设计内容 1、住宅散热器采暖户内管道安装应暗埋敷设在垫层预留沟槽内，用卡子稳妥固定在地面上。 2、户内供暖管道材料选择：交联铝塑复合管（XPAP），聚丁烯管（PB）和无规共聚丙烯管（PP-R）。并应根据使 用条件分级、工作压力确定管道级别S。 3、室内散热器支管上，应设置恒温控制阀，或调节性能良好的手动阀。材质均为铜质。 4、暗装散热器设温控阀时，应采用外置式温度传感器，温度传感器应放置在能正确反映房间温度的位置。 5、片式组对柱形散热器每组片数不宜超过25片，组装长度不宜超过1500mm。当散热器片数过多，可分租串 联时，供回支管宜异侧连接。 6、散热器选用原则：承压能力应满足系统的工作压力。当选用钢制、铝制、铜制散热器时，为降低内腐蚀应对 水质提出要求（含氧量小于0.1mg/L；一般钢制PH=10~12；铝制PH=5~8.5；铜制PH=7.5~10 ）的连续供暖系统不宜采用铝合金散热器。 7、散热器布置原则：有外窗卧室、起居室、书房、餐厅等房间的散热器宜布置在窗下，散热器底部距地200mm； 卫生间采用卫浴型挂式散热器，安装位置在洗衣机侧上方或座便正上方，底部距地1.0米；厨房采用挂式散热器，安装位置在外墙无排烟道一侧,底部距地1.1米；南侧小户型厨房采用常规散热器,位于门一侧,距地 0.2米。厨房、卫生间散热器距墙预留粘接瓷砖的厚度。
散热器片数计算方法
散热器片数计算方法（精确计算） 散热器（俗称暖气片），是将热媒（热水或蒸汽）的热量传导到室内的一种末端采暖设备，已成为 冬季采暖不可缺少的重要组成部分。散热器计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数。 一、散热器片数计算公式 （1）已知散热器传热系数K 和单片散热器面积F 散热器片数n 的计算公式如下： [1] 式中，Q 为房间的供暖热负荷，W ；K 为散热器传热系数，W/(㎡·℃)；F 为单片散热器面积，㎡/片；Δt 为散热器传热温差，℃；β、β、β、β依次为散热器的安装长度修正系数、支管连接方式修正系数、安装形式修正系数、流量修正系数。 散热器的传热温差计算如下： Δt=t – t 式中，t 为散热器里热媒（热水或蒸汽）的平均温度（热媒为热水时，等于供/回水温度的算术平均值），℃；t 为供暖室内计算温度，一般为18℃。 以95/70℃的热水热媒为例，Δt=64.5℃： 1234pj n pj n
（2）已知单片散热器的散热量计算公式ΔQ 散热器片数n 的计算公式如下： [2] 式中，ΔQ 为单片散热器散热量，W/ 片。 式中，A 、b 为又实验确定的系数，可要求厂家提供。以椭四柱813型为例，ΔQ=0.657Δt 。 二、散热器修正系数β、β、β、β[2]表 安装长度修正系数β 表 支管连接方式修正系数β 表 安装形式修正系数β 1.30612341 2 3
表 进入散热器的流量修正系数β注：1）流量增加倍数 = 25 /（供水温度 - 回水温度）；2）当散热器进出口水温为25℃时的流量，亦称标准流量，上表中流量增加倍数为1 。 三、房间层数位置修正 此外，对多层住宅根据多年实践经验，一般多发生上层热下层冷的现象，故在计算散热器片数时，建议在总负荷不变的条件下，将房间热负荷做上层减、下层加的调整，调整百分数一般为5% ~15%，见下表。 表 散热器片数调整百分表（%） 四、散热器片数近似问题 散热器的片数或长度，应按以下原则取舍：（《09 技术措施》2.3.3条）[3] 1）双管系统：热量尾数不超过所需散热量的5%时可舍去，大于或等于5%时应进位； 2）单管系统：上游（1/3）、中间（1/3）及下游（1/3）散热器数量计算尾数分别不超过所需散热量的7.5%、5%及2.5%时可舍去，反之应进位； 3）铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 粗柱型（包括柱翼型）：20片 细柱型：25片 长翼型：7片 4
散热器安装工艺标准.
1.总则 1.1适用范围 本工艺标准适用于建筑物室内散热器的安装的工程。 1.2编制依据 《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002 2.施工准备 2.1技术准备 2.1.1图纸会审已完成，并有记录。 2.1.2施工技术人员给操作工人已做好技术交底。 2.2材料准备 2.2.1铸铁散热器的型号、规格、使用压力必须符合设计要求，并有出厂合格证。无砂眼，对口面平整，没有偏口、裂缝和上下口中心距不一样等现象。 2.2.2钢制散热器造型美观、丝扣端正、松紧适宜，油漆完好，整组散片不翘椤。 2.2.3钢串片的翼片未松动、卷曲、碰损等。 2.2.4组对散热器的零件：对丝、堵头、补心、弯头、长丝、游任、螺栓螺母应符合质量要求，无偏扣、方扣、乱丝、断扣等现象，丝扣端正、松紧适宜，石棉橡胶垫以1mm 为宜，并符合使用压力要求。 2.2.5其它如拉杆、垫片、螺栓螺母、钢管、手动跑风、麻丝、防锈漆的选用应符合质量和规范要求。 2.3主要机具 2.3.1机具：台钻、手电钻、试压泵、砂轮锯、套丝机。
2.3.2工具：铸铁散热器组对架子、对丝钥匙、管钳、钢丝刷、锯条、手锤、各种活扳子、套丝扳、煨弯器。 2.4作业条件 2.4.1散热器组对场地的水源、电源已具备。 2.4.2按设计要求，已准备的各种规格用的管材、阀门、散热器片、管件、管卡已除锈。 2.4.3安装部位或房间的内部装修工作已完成。 2.4.4室内采暖干管、立管安装完毕，接往各散热器的支管预留管的位置正确，标高符合要求。 3.操作工艺 3.1工艺流程 散热器组对→散热器单组试压→托钩托架放线安装→散热器安装→手动跑风安装→防腐。 3.2散热器组对 3.2.1散热器组对前，先制做组对的架子或根据散热器规格用100×100木方平放在地上，楔四个铁柱用铅丝将木方绑牢加固，做成临时组对架。 3.2.2将散热器内部铁渣、砂粒等杂物清理干净，散热器上的铁锈必须用钢丝刷或砂纸全部清除，散热器每片上的各个面应用细砂布或断锯条打磨干净，直至露出金属本色。 3.2.3按设计散热器片数由两人一组，先将第一片平放在工作台上，且正扣朝上，将两个对丝的正扣分别拧入散热器片上下接口内1-2扣，将抹好铅油的垫片套在对丝中央，然后将另一片的反扣分别对准上、下对丝的反扣，插入钥匙，开始用
散热片设计准则(参考)
散热片设计一般准则 一、自然对流散热片设计 —-散热片得设计可就包络体积做初步得设计,然后再就散热片得细部如鳍片及底部尺寸做 详细设计 1、包络体积 2、散热片底部厚度 良好得底部厚度设计必须由热源部分厚而向边缘部份变薄,如此可使散热片由热源部份吸收足够得热向周围较薄得部份迅速传递. 底部之厚度关系底部厚度与输入功率得关系 3、鳍片形状 空气层得厚度约２mｍ,鳍片间格需在４mｍ以上才能确保自然对流顺利。但就是却会造成鳍片数目减少而减少散热片面积。 A、鳍片间格变狭窄—自然对流发生减低，降低散热效率。?鳍片间格变大—鳍片变少，表 面积减少。 B、鳍片角度鳍片角度约三度. 鳍片形状 鳍片形状参考值 C、鳍片厚度 当鳍片得形状固定，厚度及高度得平衡变得很重要，特别就是鳍片厚度薄高得情况,会
造成前端传热得困难，使得散热片即使体积增加也无法增加效率 鳍片变薄-鳍片传热到顶端能力变弱?鳍片变厚—鳍片数目减少（表面积减少） 鳍片增高—鳍片传到顶端能力变弱(体积效率变弱）?鳍片变短-表面积减少 4、散热片表面处理 散热片表面做耐酸铝（Alｕｍite）或阳极处理可以增加辐射性能而增加散热片得散热效能,一般而言，与颜色就是白色或黑色关系不大.表面突起得处理可增加散热面积,但就是在自然对流得场合,反而可能造成空气层得阻碍，降低效率。 二、强制对流散热片设计 ——增加热传导系数 (1)增加空气流速这个就是很直接得方法，可以配合风速高得风扇来达成目得， (2)平板型鳍片做横切将平板鳍片切成多个短得部分,这样虽然会减少散热片面,但就 是却增加了热传导系数，同时也会增加压。当风向为不定方向时,此种设计较为适 当.（如摩托车上得散热片） 散热片横切 (3) 针状鳍片设计针状鳍片散热片具有较轻及体积较小得优点,同时也有较高得体积 效率，更重要得就是具有等方向性，因此适合强制对流散热片,如图九所示。鳍片得外型有可分为矩形、圆形以及椭圆形，矩形散热片就是由铝挤型横切而成，圆形则可由锻造或铸造成型,椭圆形或液滴形得散热片热传系数较高，但成型比较不易。?（4)冲击流冷却利用气流由鳍片顶端向底部冲击,这种冷却得方式可以增加热传导性，但就是须注意风得流向配合整体设计。 针状鳍片散热片辐射状鳍片散热片 (3)对于常见得风扇置于散热片上方得下吹设计,由于须配合风扇特性，因此需做更精 确得设计。轴流风扇由于有旋转效应,同时轴得位置风不易吹到，因此许多散热片 设计成辐射状，如图十所示。也有些散热片得顶端设计成长短不一或就是弯曲得形 状用以导风。另外种方式就是采用侧吹得方式,一般而言,侧吹方式得散热片由于气 流可吹过鳍片,而且流阻较少，因此对于高且密得鳍片而言，配合顶端加盖设计以
散热片散热面积计算
散热片作为强化传热的重要技术之一，广泛地应用于提高固体壁面的传热速率。比如飞机、空调、电子元件、机动车辆的散热器、船用散热器等［1］。对散热片强化传热的研究引起国 内外众多学者的关注，如对散热片自然对流的研究［2-7］，对散热片强制对流的研究［8-12 ］。前人对散热片的研究大致可分为两类：其一，采用实验的手段，在一定范围内改变散热片组的结构尺寸和操作参数，比较其传热性能，从而得出散热片组最优的结构尺寸和最优的操作参数；其二，采用数学方法，对某一具体情况推导出偏微分方程，简化其边界条件，求其数值解。本文深入分析散热片组间流体的流动特性及传热特性，总结各种因素对传热的影响，采用最优化技术及先进的计算机软件技术，对自然对流情况下矩形散热片组的散热过程进行了优化研究，并设计典型实验，检验优化结果。 2 散热片散热过程分析散热片多用于强化发热表面向空气散热的情况，故本文以与空气接触的散热片 为研究对 象。由于散热片表面温度(一般不超过250 C )不高，散热片组对空气的辐射换热量采用式(1) 计算可知，它所占比例小于总散热量的3%。因此，散热片表面与周围环境之间的散热主要 是对流传热。式(1)中的F为辐射角系数，本文散热片组的辐射角系数由G N ELLISON ［13］ 介绍的方法求得。 (1) 散热片传热是一个比较复杂的物理过程，对此过程，国内外学者进行了深入的实验研究，他们的工作主要着重于传热系数大小、传热系数与流体流速以及流道的几何形状等因素的内在联系。在实验研究中得到了许多适用于具体实验条件的准数关联式。这些结果对传热过程 的了解和散热片的设计有重要的意义。 在自然对流条件下，散热片组的结构参数(散热片的间距、高度、厚度 )是散热片散热的 主要影响因素，散热片组的结构见文献［ 14］。 2.1 间距对散热片散热的影响 描述流体与固体间对流传热的基本方程式为： Q=hA AT (2) 从上式可以看出，通过提高传热系数h，增大传热面积来强化流体与散热片表面间的对 流传热效果。当基面宽度 W给定时，假定传热温差AT,传热系数h不变，这样散热量 Q 的提高就取决于换热面积 A 的大小。增加散热片数量就可以增加换热面积，有利于散热。但散热片数目的增多，减小了散热片间的距离S,传热系数h也随之降低。 2.2 高度对散热片散热的影响 提高散热片的高度 H可以增加换热面积 A，从而达到强化传热的目的。但增加高度会使散热片顶部的局部传热系数降低，导致平均传热系数的降低。此外，高度也影响着从散热片基面到端部的温度降。高度越大，温度降也越大，导致散热片表面与周围大气的平均温度差就随之降低，不利于散热。实际上，散热片的高度还将受到整机外型尺寸的限制。 2.3 厚度对散热片散热的影响 散热片越薄，则单位长度上可装载的散热片的数量就越多，从而增大散热面积，强化散热片的散热；随着散热片厚度的增大，散热片表面与周围大气的平均换热温度差AT就随之 降低，这对于散热是不利的。在实际的应用中，厚度3的大小往往受工艺水平高低所限。一
电子产品散热技术最新发展(上)
堇查壁蔓ｉｊ三翌隧阉固电子产品散热技术最新发展（上） 最近几年ＬＳＩ、数码相机、移 动电话、笔记本电脑等电子产品． 不断朝高密度封装与多功能化方向发展．散热问题成为非常棘手的课题。ＬＳＩ等电子组件若未作妥善的散热处理．不但无法发挥ＬＳＩ的性能．严重时甚至会造成机器内部的热量暴增等。然而目前不论是ＬＳＩ组件厂商．或是下游的电子产品系统整合业者．对散热问题大多处于摸索不知所措的状态．有鉴于此．介绍一下国外各大公司散热对策的实际经验．深入探索散热技术今后的发展动向．是很有必要的＝．散热技术的变迁 如图１所示由于“漏电”问题使得ＬＳＩ的散热对策是系统整合的责任．这种传统观念正面临极大的变革。此处所谓的漏电是指晶体管（仃彻ｓｊｓ【ｏｒ）的ｓｏｕｒｃｅ与ｄｒａｉｎ之间．施加于ｌｅａｌ（电流的电源电压大晓而言。理论上ｌｅａｋ电力会随着温度上升不断增加．如果未有效抑制热量意味着１ｅａｌ【电力会引发更多的热量．造成１ｅａｋ电力持续上升恶性循环后果。 以Ｉｎｔｅｌ新推出的微处理器“ｎｉ唧ｐｒｏｃｅｓｓ）而言，它的消费电力之中６０％～７０％是属于１ｅａｋ电力＋一般认为未来１～２年ｌｅａｋ电力仍然扮演支配性角色。 图１电子组件散热对策的变化趋势 高弘毅 在此同时系统整合业者．由于 单位体积的热最不断膨胀．使 得如何将机器内部的热量排除 更是雪上加霜．因此系统整合 业者转因而要求ＬｓＩ组件厂商， 提供有效的散热对策参考模式， 事实上Ｉｍｅｌ已经察觉事态的严重 性，因此推出新型微处理器的 同时．还提供下游系统整合业 者有关ＬｓＩ散热设计的ｍｏｄｅｌ ｃａｓｅ．因此未来其他电子组件厂 商未来势必跟进。 如上所述ＬＳＩ等电子组件的散 热对策．成为电子业界高度嘱目 焦点．主要原因是电子产品性能 快速提升所造威。以往计算机与 数字家电业者大多忽视漏电电力 问题的存在．甚至采取增加电力 的手法补偿漏电电力造成的损失， Ｈ…１Ｕ¨ｏ『¨Ⅸ■｝ ◆以往：委由系统业者自行处理 今后：组件厂商夸力支持 可再啄■面ｉ而ｎ２２． 万方数据
铝材散热器设计规范11
铝材散热器设计规范 热器挤压模设计 1 前言 由于铝合金型材，的导热性能较好，因此，在铝合金的挤压型材中，各种类型的散热器型材巳被广泛地应用在电器、机械等行业中。 散热器型材其结构均是由多个齿形组成，为了提高散热效率，增大散热面积，在每个齿上大都布有多个尖牙，这种结构虽然有效地提高了散热效率，改善了散热效果，增加了散热面积，但是却给型材挤压带来了很大的阻力。 对于如图1所示的每个齿形的悬臂较小、其舌比小于3的散热器型材，采用普通平模的设计结构即可实现正常的型材挤压。而对于如图2所示的带有大悬臂的散热能型材，山于其舌比大于3，采用普通的平模设计结构，在型材挤爪时极易造成模只从齿根部断裂，致使模具报废。因此，对于大悬臂的散热器型材，必须改变常用的设计方案，以避免上述断裂现象的发生。 2 截面分析 图2为某带有大悬臂的散热器型材的截面设计图。从图中可知，此散热器型材其截面外形长度为170mm，高度为45mm，设计有14个35mm高的齿形，两齿间距为1Omm,，在每个齿形的两侧布有0.5mm高，1mm间距的尖牙。从其标注的尺寸上可计算出此散热器型材悬臂处舌比为：(45-10)/(10-3):4.69＞3，在各齿间存在着危险断面。特别是该截面的底部壁厚较厚(达1Omm)，而齿部最薄处的壁厚仅有1.5mm，截面壁厚相差悬殊，更增大了危险断面的断裂系数。
另外，从图中的技术要求巾得知，挤压此型材的挤压筒内径仅为∮170mm，而此型材截面的外接圆直径却达∮175.8mm，大于挤压筒内径尺寸，要实现此型材的正常挤压难度极大。 纯铝散热器是最为常见的散热器。纯铝散热器制造工艺简单，成本低，目前仍然占据着相当一部分市场。最常用的加工手段是铝挤压技术。评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底部的厚度和现Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大。代表铝挤压技术越先进。 纯铜散热器 纯铝散热器是最为常见的散热器。纯铝散热器制造工艺简单，成本低，目前仍然占据着相当一部分市场。最常用的加工手段是铝挤压技术。评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底部的厚度和现Pin-Fin比，Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大。代表铝挤压技术越先进。目前纯铝散热器的这个比值的最高的值是20。一般这个比值能达到15~17，散热器本体的品质就很不错了。Pin-Fin比高于18，则表明散热器是一款高档产品。目前处理器发热使得纯铝散热器已经很难再适应，但这只是一种观念。纯铝散热器真的不行了吗？我们将通过测试来评价这一结论。 散热片的制造工艺有很多，效果也各有千秋。其中最常见的就是铝挤压工艺（Extruded）。 铝挤压的技术相对简单，适合大批量制作散热器。
散热片计算方法
征热传导过程的物理量 在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律: Q=K·A·(T1-T2)/L (1) 式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差. 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为: R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A(2) 对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系. 对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下: Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量. 芯片工作温度的计算 如图4的热传导过程中,总热阻R为: R=R1+R2+R3 (4) 式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为: R2＝Z/A (5) 式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:
T2＝T1+P×R (6) 式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2. 实例 下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为: R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W(7) 由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为: R3＝R4/60%＝1.93℃/W(8) 总热阻R为: R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9) 芯片的工作温度T2为: T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10) 可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态. 如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科 )转载
电子产品热设计
目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15)
电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
散热器技术要求
散热器技术要求 一、规范要求 各投标方按照合同供应的产品应符合但不限于以下现行版的国家及行业标准：1．GB/T 13754-2008《采暖散热器热量测定方法》 2．JG/T148—2002《钢管散热器》 4．GB 1764 《漆膜厚度测定法》 5．GB/T 1735 《漆膜耐热性测定法》 6．GB/T 1733 《漆膜耐水性测定法》 7．GB/T 1732 《漆膜耐冲击性测定法》 8．GB/T 1720 《漆膜附着力测定法》 9．GB/T 1727 《涂膜一般制备法》 10．JG/T6－1999《采暖散热器系列参数、螺纹及配件》 11. 05K405 国家建筑标准设计图集《新型散热器选用与安装》 二、技术要求 1．散热器应按标准的图样及技术文件制造，并符合本标准的规定。 2.散热器材质采用优质冷轧钢。散热器采用钢管散热器，高度为800 mm，单片散热量为85W，散热器计算公式为Q=0.7671（ΔT）1.3。钢制散热器材质应符合GB/T699或GB/T700中镇静钢的要求，钢制散热器成品流道壁厚不小于1.5 mm，片头厚度2.0 mm。堵头或堵头排气阀标准为纯铜锻造，外表镀铬，丝扣长度不小于7 mm。 3．散热器工作压力不小于1.0MPa, 且应满足采暖系统的工作压力要求。散热器供回水温度为不高于90℃的热水。标准散热量：钢制散热器的标准散热量不应小于制造厂商明示标准散热量的95%。 4．散热器进水方式为同侧上进下出，进出口中心距为600mm。 5．单片散热器厚度136mm，长度70mm，重量不小于1.95kg/单片，单片散热量不低于172W/片（国标工况Δt=64.5℃下测定）。钢制散热器单柱重量要求：WGT-2-300大于1.0㎏/柱，WGT-2-600大于2.0㎏/柱，WGT-2-1800大于5.0㎏/柱。 6．散热器安装方式为落地安装。
散热量计算公式
一、标准散热量 标准散热量是指供暖散热器按我国国家标准（GB/T13754-1992），在闭室小室内按规定条件所测得的散热量，单位是瓦（W）。而它所规定条件是热媒为热水，进水温度95摄氏度，出水温度是70摄氏度，平均温度为（95+70）/2=82.5摄氏度,室温18摄氏度,计算温差△T=82.5摄氏度－18摄氏度＝64.5摄氏度，这是散热器的主要技术参数。散热器厂家在出厂或售货时所标的散热量一般都是指标准散热量。 那么现在我就要给大家讲解第二个问题，我想也是很多厂商和经销商存在疑问的地方。 二、工程上采用的散热量与标准散热量的区别 标准散热量是指进水温度95摄氏度，出水温度是70摄氏度，室内温度是18摄氏度，即温差△T=64.5摄氏度时的散热量。而工程选用时的散热量是按工程提供的热媒条件来计算的散热量，现在一般工程条件为供水80摄氏度，回水60摄氏度，室内温度为20摄氏度，因此散热器△T=（80摄氏度＋60摄氏度）÷2－20摄氏度＝50摄氏度的散热量为工程上实际散热量。因此，在对工程热工计算中必须按照工程上的散热量来进行计算。 在解释完上面的术语以后，下面我介绍一下采暖散热器的欧洲标准（ＥＮ442）。欧洲标准（ＥＮ442）是由欧洲标准化委员会／技术委员会ＣＥＮ所编制．按照ＣＥＮ内部条例，以下国家必须执行此标准，这些国家是：澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、法国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、英国等18个国家。而欧洲标准（ＥＮ442）的标准散热量与我国标准散热量是不同的，欧洲标准所确定的标准工况为：进水温度80摄氏度，出水温度65摄氏度，室内温度20摄氏度，
所对应的计算温差△Ｔ＝50摄氏度。欧洲标准散热量是在温差△Ｔ＝50摄氏度的散热量。 那么怎么计算散热器在不同温差下的散热量呢？ 散热量是散热器的一项重要技术参数，每一个散热器出厂时都标有标准散热量（即△Ｔ＝64.5摄氏度时的散热量）。但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度，出水温度和室内温度，来计算出温差△Ｔ，然后计算各种温差下的散热量。△Ｔ＝（进水温度＋出水温度）／2－室内温度。 现在我就介绍几种简单的计算方法 （一）根据散热器热工检测报告中，散热器与计算温差的关系式来计算。 Ｑ＝ｍ×△Ｔ的Ｎ次方 例如74×60检测报告中的热工计算公式（10柱）： Ｑ＝5.8259×△Ｔ１．２８２９ (1)当进水温度95摄氏度，出口温度70摄氏度，室内温度18摄氏度时： △Ｔ＝（95摄氏度＋70摄氏度）／2－18摄氏度＝64.5摄氏度 Q=5.8259×64.51.2829=1221.4W(10柱) 每柱的散热量为122.1W/柱 (2)当进水温度为80摄氏度,出口温度60摄氏度,室内温度20摄氏度时: △T=(80摄氏度+60摄氏度)/2-20摄氏度=50摄氏度 Q=5.8259×501.2829=814.6W(10柱) 每柱的散热量为81.5W/柱 (3)当进水温度为70摄氏度,出口温度50摄氏度,室内温度18摄氏度时:
电子产品散热设计
YEALINK 产品热设计 VCS项目散热预研 欧国彦 2012-12-4 电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可 热设计、冷却方式、散热器、热管技术
AMD散热器设计规范
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一．目的 为用于清华同方电脑的AMD CPU散热器设计提供技术规范，使得相关的各供应商能更清晰的了解清华同方电脑对AMD CPU散热器的技术要求，更好、更快配合清华同方部门完成与散热器相关的各项工作，特制定本技术规范。 二．适用范围 适用于所有使用AMD CPU的清华同方电脑A TX机箱中的CPU散热器设计。 三．基本要求
*：风扇设计需要保证：1、风扇端子12V直流电源正负两级反接，10min内时不会被烧毁； 2、风扇转动过程中，扇叶被强制止住，10min内不会被烧毁； 3、风扇不得存在启动死角，即扇叶停止在任何位置，风扇均能正常启动运转；
**：SK7成分如下： 四．补充说明 以上要求是清华同方对适用于AMD平台的CPU散热器设计的基本要求，在实际开发中，针对具体的机型以及相应的CPU，可能会有进一步的设计要求。 五．帮助资源 开发过程中若对部分规范存在疑问，可以联系清华同方相关工程师进行确认： 附录：参考文件 1、AMD: Processor Thermal Design Guide for AMD Athlon TM 64, AMD Athlon TM 64, AMD Operon TM , and AMD Sempron TM Processor. V ersion: 26633_3_12, 2、AMD: AMD Socket AM2 Processor Thermal Design Guide. V ersion: 40136_1_00, 2、同方：同方台式电脑AMD平台温控规范V2
电子产品散热设计方法
产品的热设计方法 介绍 为什么要进行热设计？ 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 介绍 热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 在本次讲座中将学到那些内容 风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。 授课内容 风路的设计方法20分钟 产品的热设计计算方法40分钟 风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟 海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟 热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟 概述 风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。 产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。 热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。 热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计要点 ?机柜的后门(面板)不须开通风口。 ?底部或侧面不能漏风。 ?应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。 ?机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。 ?对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计案例 风路设计方法 自然冷却的风路设计 典型的自然冷机柜风道结构形式 风路设计方法 强迫冷却的风路设计 设计要点 ?如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. ?如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。 ?如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流
散热器选择及散热计算
暖气片散热片选择及散热计算 热性能相同发热元器件布置：显示PCB上安装IC(0．3W)，LSI(1．5W)时温度上升的实测值。按(a)排列，IC的温度上升值是18℃-30℃，LSI温度上升值是50℃。按(b)排列，LSI温度上升值是40℃，比(a)排列还要低10℃。 因此，具有相同水平的耐热元件混合排列时，基本排列顺序是：耗电大的元件、散热性差的元件应装在上风处。 2 高发热器件加散热器、导热板 当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于3个)，可采用大的散热罩(板)，它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。 2通过PCB板本身散热 目前广泛应用的PCB板材是覆铜／环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。 1 选用导热性良好的板材 现今大量使用的环氧玻璃布类板材，其导热系数一股为0．2W／m℃。普通的电子电路由于发热量小，通常采用环氧玻璃布类基材制作，其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。随着元件小型化、高集成化，高频化，其热密度明显加大，特别是功率器件的使用，为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。如美国研制的T-Lam 板材，它是在树脂内填充了高导热性的氮化硼粉，使其导热系数提高到4W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的20倍。美国Rogers公司开发的复合基材RO4000系列和TMM系列，它是在改性树脂中添加了陶瓷粉，使其导热系数提高到(0．6-1)W／m℃,是普通环氧玻璃布类基材的3—5倍，也是一种不错的选择。还有就是陶瓷基板，它是由纯度为92％-96％的氧化铝(AI2O3)制成，其导热系数提高到10W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的50倍，它大量使用在混合IC，微波集成器件以及功率组件中，是导热性良好基板材料。还有就是导热性较好的SiC和AIN等材料，其作为PCB基材应用还在进一步研究中。 2采用合理的走线设计实现散热 由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。 评价PCB的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一PCB用绝缘基板的等效导热系数(九eq)进行计算。PCB板的等效导热系数见图6所示。 从表2我们可以看出板厚度越小，铜箔越厚，铜箔剩余率越高，层数越多，其等效导热系数越大，P C B板的导(散)热效果越好。 PCB厚度方向的导热系数比表面的导热系数小得多。为了改善厚度方向的导热性，可采用导热孔。导热孔是穿过：PCB的金属化小孔(1．0mm-0.4mm)。其效果相当于一个细铜导管沿