电子设备的自然散热优秀课件.ppt

电子设备的自然散热第1页，本讲稿共40页设备内部自然散热1.1.设备内部电子元件散热设备内部电子元件散热a a电阻。电阻。电阻的温度与其形式、尺寸、功耗、安装位置以及环电阻的温度与其形式、尺寸、功耗、安装位置以及环境温度有关。境温度有关。电阻通过固定连片或引线两端的导热及自身的辐射、电阻通过固定连片或引线两端的导热及自身的辐射、对流来散热。对流来散热。例如，在室温下功率小于例如，在室温下功率小于0 05 W5 W的碳膜电阻，通过的碳膜电阻，通过导热散去的热量占导热散去的热量占5050，对流散热占，对流散热占4040，辐射散，辐射散热占热占1010，因此电阻安装时应使，因此电阻安装时应使引线尽量短引线尽量短。另外，。另外，电阻表面应电阻表面应涂无光泽的漆涂无光泽的漆，放置时要使其最大的，放置时要使其最大的换热面换热面垂直于对流气体的流动方向垂直于对流气体的流动方向。第2页，本讲稿共40页设备内部自然散热1.设备内部电子元件散热b变压器。变压器主要依靠导热散热。对于不加外罩的变压器，要求其铁心与支架、支架与固定面接触良好；对于有外罩的变压器，要求外罩与固定面接触良好，还要将变压器垫高，并在固定面上开孔，形成对流。第3页，本讲稿共40页第4页，本讲稿共40页第5页，本讲稿共40页第6页，本讲稿共40页设备内部自然散热1.设备内部电子元件散热c晶体管。对于功率小于100mW的晶体管，一般不加散热器，对于大功率晶体管则应采用散热器(详见后面的内容)。第7页，本讲稿共40页设备内部自然散热1.设备内部电子元件散热d集成电路。对于一般集成电路，主要依靠其外壳及引出线的对流、辐射和导热散热。当热流密度超过06 Wcm时，应装散热装置。第8页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热1.设备内部电子元件散热2.合理布置元器件 第9页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热2.合理布置元器件 a在设备内部，各元器件、结构件间应保持一定距离，以利于空气流动，增强对流传热：邻近两垂直发热表面，dL025，如图第10页，本讲稿共40页电子设备的自然散热邻近两垂直发热表面，dL025，如图:Ld热表面热表面第11页，本讲稿共40页电子设备的自然散热邻近两垂直发热表面，d25mm，如图:Ld热表面冷表面第12页，本讲稿共40页电子设备的自然散热邻近的水平发热圆柱体与冷的上表面，邻近的水平发热圆柱体与冷的上表面，d dD0D085 85，如图，如图:Dd冷表面热表面第13页，本讲稿共40页电子设备的自然散热 邻近的水平发热圆柱体与冷的竖直表面，邻近的水平发热圆柱体与冷的竖直表面，d dD0D07 7，如图，如图:Dd冷表面热表面第14页，本讲稿共40页电子设备的自然散热邻近的水平发热圆柱体与冷的水平平底面，邻近的水平发热圆柱体与冷的水平平底面，d dD0D065 65，如图，如图:Dd冷表面热表面第15页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热2.合理布置元器件 b在印制电路板上安装元器件时，应把热敏元器件和不耐热的元件(如电解电容)放在气流上游(人口)，把发热量大的元器件和耐热的元件(如电阻、变压器)放在气流的下游(出口)，使整个印制电路板上元件的温度较均匀。第16页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热2.合理布置元器件 c对热敏感元件，可采用热屏蔽的方法来解决，即采取措施切断热传播的通道，在设备内部造成温差，形成热区和冷区。底板隔热板1-5mm热区冷区第17页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热设备内部自然散热1.1.设备内部电子元件散热设备内部电子元件散热2.2.合理布置元器件合理布置元器件3.3.合理安排印制电路板合理安排印制电路板 若设备中只有若设备中只有一块印制电路板一块印制电路板，水平或竖直放置水平或竖直放置均可；均可；若设备中有若设备中有多块印制电路板多块印制电路板，应，应竖直并列竖直并列安装且安装且间隔不间隔不小于小于30mm30mm，以利于自然对流散热。为提高印制电路板，以利于自然对流散热。为提高印制电路板的散热能力，可在的散热能力，可在元件和板之间设置铜或铝导热条元件和板之间设置铜或铝导热条。导导热条与元件间可涂覆导热膏如硅脂热条与元件间可涂覆导热膏如硅脂，也可在多层印制电，也可在多层印制电路板的表面路板的表面留出较宽的条形铜箔用来导热留出较宽的条形铜箔用来导热。第18页，本讲稿共40页图：是印制电路板上集成电路导热条的位置。图：是印制电路板上集成电路导热条的位置。第19页，本讲稿共40页第20页，本讲稿共40页第21页，本讲稿共40页第22页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热1.设备内部电子元件散热2.合理布置元器件 3.合理安排印制电路板 4.合理安排机箱内的结构件 第23页，本讲稿共40页电子设备的自然散热设备内部自然散热4.合理安排机箱内的结构件 a.尽量增大进出风口的距离和它们的高度差，增强自然对流。b要特别注意大面积元器件(如机箱的底板、隔热板、屏蔽板等)的位置，防止可能出现阻碍或阻断自然对流的气流。第24页，本讲稿共40页进出口位置不当，一部分空间不能对外对流，局部散热不好第25页，本讲稿共40页空格式结构，金属条支持印刷电路板插座，流动阻力小，机械强度高大面积底板挡住了机箱底部通风孔，空气经过较长路径，对对流不利第26页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 电子设备中的电器元件工作时，都要产生热量，特别是一电子设备中的电器元件工作时，都要产生热量，特别是一些大功率元器件，它们产生的热量很多，温升很高，必须些大功率元器件，它们产生的热量很多，温升很高，必须采取有效措施将这些热量散发出去，否则这些电器元件的采取有效措施将这些热量散发出去，否则这些电器元件的工作性能就会变坏，严重时还会烧坏元件。工作性能就会变坏，严重时还会烧坏元件。因此，在使用这些元器件时必须认真考虑其散热问题，因此，在使用这些元器件时必须认真考虑其散热问题，例如在微机的例如在微机的CPUCPU上安装高速风扇，为大功率晶体管上安装高速风扇，为大功率晶体管加装散热器等。加装散热器等。第27页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 晶体管在工作时，直流电源的功率有一部分要消耗在管晶体管在工作时，直流电源的功率有一部分要消耗在管子里边，即集电极功耗子里边，即集电极功耗PcPc。它产生的热量一方面使晶体。它产生的热量一方面使晶体管结温升高，另一方面又经管壳向四周发散，连续工作管结温升高，另一方面又经管壳向四周发散，连续工作时达到热平衡，使得晶体管的结温保持为高于环境温度。时达到热平衡，使得晶体管的结温保持为高于环境温度。大允许集电极功耗大允许集电极功耗PcmPcm就是一定的。使用时，如果长就是一定的。使用时，如果长时间超过户时间超过户Pcm Pcm，则晶体管的结温将超过最大允许结，则晶体管的结温将超过最大允许结温札，这会缩短管子寿命，甚至烧坏管子。温札，这会缩短管子寿命，甚至烧坏管子。第28页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 集电极功耗热阻晶体管最大允许结温环境温度第29页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 提高一个晶体管的提高一个晶体管的PcmPcm，需要增加管子的散热，需要增加管子的散热能力，也就是能力，也就是减小它的热阻减小它的热阻。目前，改进管子。目前，改进管子散热能力的主要方法是散热能力的主要方法是装散热器装散热器。散热器用导。散热器用导热性能良好的热性能良好的铜、铝等金属制成铜、铝等金属制成，表面制成黑表面制成黑色色，晶体管装上散热器后，晶体管装上散热器后，热阻大大降低热阻大大降低，最，最大允许大允许集电极功耗一般可增大集电极功耗一般可增大5 5倍以上倍以上，所以，所以在输出功率大于在输出功率大于1 W1 W时，晶体管总是要装上适时，晶体管总是要装上适当的散热器。当的散热器。第30页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 平板形散热器。平板形散热器是最简单的散热器，如图所示。它平板形散热器。平板形散热器是最简单的散热器，如图所示。它由由1 15 53mm3mm厚的金属板，正方形或长方形铝板或铝合金板。厚的金属板，正方形或长方形铝板或铝合金板。中小功率器件，直接安装在金属板上，多竖直安装，节省空中小功率器件，直接安装在金属板上，多竖直安装，节省空间，减小热阻。间，减小热阻。第31页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 铝型材铝型材(平行肋片平行肋片)散热器。将铝合金挤压成型为具有平散热器。将铝合金挤压成型为具有平行肋片的铝型材，用该型材做成的散热器即铝型材散热行肋片的铝型材，用该型材做成的散热器即铝型材散热器，如图器，如图 这种散热器的散热能力强，适用于大、中功率元器件的散热。这种散热器的散热能力强，适用于大、中功率元器件的散热。第32页，本讲稿共40页第33页，本讲稿共40页第34页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 叉指形散热器。这种散热器由铝板冲制而成，工艺简单，结叉指形散热器。这种散热器由铝板冲制而成，工艺简单，结构形式多样，可作为大、中功率元器件最常用的散热器，如构形式多样，可作为大、中功率元器件最常用的散热器，如图图 第35页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 辐射式散热器。其肋片对外有张角，克服了铝型材散热器在辐射辐射式散热器。其肋片对外有张角，克服了铝型材散热器在辐射散热方面的不足，其对流、辐射作用较好，适用于柱状元器件的散热方面的不足，其对流、辐射作用较好，适用于柱状元器件的散热。安装时应使其内孔与散热元器件接触良好，尽量降低接触散热。安装时应使其内孔与散热元器件接触良好，尽量降低接触热阻，如图热阻，如图 第36页，本讲稿共40页第37页，本讲稿共40页电子设备的自然散热晶体管散热及散热器的选用晶体管散热及散热器的选用 针状散热器。这是一种在金属平板上均布圆柱形或圆锥形针针状散热器。这是一种在金属平板上均布圆柱形或圆锥形针柱的散热器，其结构如图：柱的散热器，其结构如图：由于这些针柱的存在，使得散热面积增加许多，大大增强了散热由于这些针柱的存在，使得散热面积增加许多，大大增强了散热器的散热能力。另外，这种针状散热器就像一块带针柱的金属板器的散热能力。另外，这种针状散热器就像一块带针柱的金属板，可任意切割，使用十分方便，是一种新型的散热器。，可任意切割，使用十分方便，是一种新型的散热器。第38页，本讲稿共40页第39页，本讲稿共40页第40页，本讲稿共40页