電子散熱器通常是針對大功率電子元(yuán)器件散熱的散熱片,沒有外加(jiā)電源,自然冷卻,大多(duō)數都是制(zhì)成鋁合金型材,根據元器件大小切斷成需要的尺寸,例如大(dà)功率開關管或三極管的散熱片。當然特殊情況下超大功率的電子元件也有帶散熱風扇的,例如(rú)開關電源的開關管就(jiù)必須加裝(zhuāng)散熱風扇。
散熱器種類沒有嚴格的定義,也沒有嚴(yán)格的分類方法。通常根據散熱器加工方法、冷卻(què)方法(fǎ)、專業用途、使用材料、使用功率、散熱器特點等(děng)分類。
(1) 按加工方法(fǎ)分。有(yǒu)插指形散熱器(qì)(闆料沖壓成(chéng)型)、型材散熱(rè)器(擠壓成型材)、插片散熱器(qì)、鑄造散熱器(qì)等。
(2) 按冷卻方法分。有自然冷卻散熱器、風(fēng)冷散熱器、液冷散熱器(水冷散熱器(qì)、油(yóu)冷散熱器)、冷闆散熱器(qì)、熱管散熱(rè)器等。
(3) 按專業用途分。有功率器件散熱器、模塊用散(sàn)熱器、電阻散熱器、變頻散熱器(qì)、機箱一體化散熱器、電機(jī)機殼一體化散熱器、電焊機散熱器、電源散熱器、顯卡散熱器、IT散熱(rè)器等。
(4) 按使用材料分(fèn)。有鋁散熱器、銅散熱器、鋼散熱器。
(5) 按使用(yòng)功率分。有小功率散熱器、中功(gōng)率散熱器、大功率散熱器。
(6) 按散熱器特點(diǎn)分。有西竹散熱器(兩高肋片中間加短肋(lèi)片,高、短肋(lèi)片均有小齒,散熱面積大,模具費高(gāo))、密齒(chǐ)型材散熱器(齒密、齒高、散熱面積大,模具(jù)加工難度大、模具費高、适(shì)用于大功率風冷)、組合散熱器(由(yóu)兩(liǎng)個零件或兩個零件以上通過機械或專用的加工方法而構(gòu)成的散熱器,如型材組合(hé)散熱器等)。[1]
3選購(gòu)電子散熱器
散熱器的最後成交價格與所選散熱器的規格型号、數量、交貨方式、付款方式有關,有(yǒu)一(yī)點需要用(yòng)戶特别注意鋁散熱器通常采用純(chún)鋁或6063合金來制造(zào),這兩種材質都有很好的(de)導熱性與之相比雜鋁的導熱性則(zé)差數倍;(其導熱系(xì)數請見【相關數據】)由于散熱器成本一半以上是材料費,雜鋁(lǚ)的價格是低廉的;因(yīn)此對特别便宜的散熱器,購買時要考慮(lǜ)因材質造成(chéng)的散熱性能的損失。
首先(xiān)确定要散熱的電子(zǐ)元器件,明确其工作參數,工作條(tiáo)件(jiàn),尺寸大(dà)小,安裝方式,選擇散(sàn)熱器的底闆大(dà)小比元器件安裝面略大一些即可,因爲安裝(zhuāng)空間的(de)限制,散熱器(qì)主要依靠(kào)與空氣對流來散熱,超(chāo)出與元(yuán)器件接觸面的散熱器,其散熱效果随與元器件距離的增加而遞減。對(duì)于單肋散熱器,如(rú)果所需散熱器的寬度在表中空缺(quē),可選(xuǎn)擇兩倍或三倍寬度的散熱器截(jié)斷即可。
關于散(sàn)熱器選(xuǎn)擇的計算方法
散熱計算(suàn)公式:
Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc
散熱器熱阻Rff 是選擇散熱器(qì)的主要依據。Tj 和Rtj 是半導體器件提供(gòng)的參數,Pc是設計要求的參(cān)數,Rtc 可從熱設計(jì)專業(yè)書籍中查表。
(1) 計算總熱阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2) 計算(suàn)散熱器熱阻Rtf 或溫升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc
(3)确定散熱器:按(àn)照散熱器的工作條件(自然冷卻或強迫風冷),根據Rtf 或ΔTfa和 Pc 選擇散熱器,查所(suǒ)選散熱器的散熱(rè)曲線(Rtf 曲線(xiàn)或ΔTfa線(xiàn)),曲線上查(chá)出的值小于計算值時,就找到了(le)合适的散熱器。
對于型材散(sàn)熱器(qì),當無(wú)法找(zhǎo)到熱阻曲線或溫升曲線時,可以按以下方法确定:
按上(shàng)述公式求出散熱器(qì)溫升ΔTfa,然後計算散熱器的綜合換熱系數α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}
式中(zhōng):
ψ1─── 描寫散熱器L/b對α的影響,(L爲散熱器的長(zhǎng)度,b爲兩肋片的間距(jù));
ψ2─── 描寫散熱器h/b對α的影響,(h爲散(sàn)熱器肋片的高度);
ψ3─── 描寫散熱器寬度尺寸W增加時對α的影響;
√√ [(Tf-Ta)/20]───描(miáo)寫(xiě)散熱器表面最(zuì)高溫度對周(zhōu)圍環境的溫升對α的影響;
以(yǐ)上參數可以(yǐ)查表得到。
計算兩肋片間的表(biǎo)面所散的(de)功率q0
q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L
根據(jù)單面帶肋或雙面帶(dài)肋散熱器的肋片數(shù)n,計算散熱功率(lǜ)Pc′
單面肋片:Pc′=nq0
雙面肋片:Pc′=2nq0
若Pc′ >Pc 時則能滿足要(yào)求。
參數定義:
Rt─── 總内阻,℃/W;
Rtj─── 半導體器件(jiàn)内熱阻,℃/W;
Rtc─── 半導體器件與散熱器界面間的界面熱阻,℃/W;
Rtf─── 散熱器熱阻,℃/W;
Tj─── 半導體器件結溫,℃;
Tc─── 半導體器件殼溫,℃;
Tf─── 散熱器(qì)溫度,℃;
Ta─── 環境(jìng)溫度,℃;
Pc─── 半導體器件使用功(gōng)率,W;
ΔTfa ─── 散熱器溫升,℃;[2]
4電子散熱器注意事項
電子散熱器(qì)是一種加快發(fā)熱體熱量散發的裝(zhuāng)置,衡量一個散熱器的好壞(huài)有兩點:散熱和靜音。計算機部件中大量使用(yòng)集成電路。衆所周知,高溫是(shì)集成電(diàn)路的大敵。高溫不(bú)但會導緻系統運行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件(jiàn)燒毀。導緻高溫的熱量(liàng)不(bú)是來自計算機(jī)外,而是計算機内部(bù),或者說(shuō)是集成電路内部。電子散熱器的作用就是将這些熱(rè)量吸收(shōu),然後發散到(dào)機箱内或者機箱外,保(bǎo)證計算機部件的(de)溫度正常。多數(shù)散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各(gè)種方法将熱量傳遞到遠處,比(bǐ)如機箱内的空氣中(zhōng),然後機箱将這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。散熱器的表面質量要求
1.1散熱體表面應(yīng)無縮孔、鏽蝕、裂紋等缺(quē)陷;
1.2平闆形散熱器的金屬緊固件(壓闆、壓蓋、碟形彈簧(huáng))、水冷散熱體的導電片應加鍍層保護;
1.3散熱體台面的表面粗糙度Ra最(zuì)大允許值爲(wèi)3.2,m;
1.4散熱體台面(miàn)的平面度不低(dī)于(yú)9級;
1.5用于濕熱帶電力半導(dǎo)體器件的散熱器(包括(kuò)散熱體、緊固件和絕緣件),表面應經防護處理,其耐潮濕、耐鹽(yán)霧和耐黴菌的能力應符合相(xiàng)應的熱帶電力半導(dǎo)體器件标準;
1.6散(sàn)熱器專用的緊固件和絕緣件應符合GBB446.3(電力半導體器件用散熱器(qì)絕緣件和緊固件》
1.7散熱器與電(diàn)力半導體安裝的緊固力矩或(huò)緊固壓力應符合器件産品标準的有關規定(dìng);
1.8平闆形散熱體台面的安(ān)裝中心定(dìng)位銷尺寸:直徑中2.5mm,高(gāo)出台面lmmo使用環境條件的要求
2.1對冷(lěng)卻水(shuǐ)的水(shuǐ)質應有一定要求循環水的電阻率應不低于2.5Ki2 , PH值在6}9之間(jiān);進口水溫度不高于35℃、水流量爲4一8L/min;
2.2當用于高電壓或較高電壓(yā)器件時,必須确保上(shàng)述水質的(de)要求或(huò)更高水質的要求;
2.3水冷散熱器在工作時,應特别注意(yì)防漏水、防堵塞、防凝露。
2.4風冷散熱器安裝時,散熱器葉(yè)片應沿冷卻風氣流方向;進口空氣溫(wēn)度不高于400C、進口(kǒu)端風速爲4 - 6mls;
2.5由于(yú)風冷散熱器具有風(fēng)阻(zǔ)參數的特點,選用整機(jī)中的散熱器時,應根據負載要求和風機能力(lì),查散熱器熱阻、流阻與風速的關系(xì)曲線,綜合考慮散熱器熱阻和風阻兩個參數。劣質散熱器的(de)危害與鑒别
市場上出現(xiàn)了大量價低質次的劣質散熱器,這種散熱器無論從散熱體(tǐ)材質、加工要求、部件質量等方面都與國(guó)家行業标準的規定有較(jiào)大(dà)差距,在使用中對器件的壽命和整機質量有較(jiào)大影(yǐng)響。用戶在選用時可從以下方面加(jiā)以鑒别:
3.1材質(純(chún)度、厚(hòu)度、加(jiā)工精度(dù)等)和制造工藝(鑄(zhù)造産(chǎn)生的裂紋、縮孔(kǒng)等)的好壞,低劣的材質及粗糙有缺陷的工藝,将直(zhí)接引響散熱器的導熱系數;
3.2散熱器(qì)接觸台面的表面粗糙度(dù)和平面度(dù),直接影響(xiǎng)接觸熱阻及壓降;
3.3散熱器用碟型彈簧,應保證經24小時壓平後,自由高度應穩定,否則使用一段時間後彈簧可能失效,将(jiāng)導緻散(sàn)熱器與管芯的接觸(chù)不(bú)良。散熱器更換元件重複使(shǐ)用應注意的問題
在安裝散熱器(qì)時,需要(yào)很(hěn)大的壓力或力矩。由于散熱體台面的直徑大于管芯的直徑,在此(cǐ)壓(yā)力或力矩的作用下,散熱體台面必然會變形。如果再将相(xiàng)同直徑(jìng)或更大(dà)直徑的管芯,裝在散熱器上,則(zé)導緻(zhì)台面與管芯(xīn)表面之間的接觸狀(zhuàng)況不良,從而不能保證良好的(de)散熱效果。
如果用戶需要重複使用散熱器(qì),則一(yī)定要保證散熱體台面的表面粗糙度、平行(háng)度和(hé)平面度滿足要求,否則在運行中極易因過熱而損(sǔn)壞器(qì)件。尤其是水冷系列散熱器,在重複使用前,一定要仔細檢查(chá)其台面(miàn)變形情況,如有明顯下陷現象,則應更換。
爲了保證良(liáng)好的散熱條件,每隻(zhī)管(guǎn)芯應具有相應的散熱器匹配。[3] SS系列散熱器凝露(lù)的防止
濕熱季節,水冷散熱器容易出(chū)現凝露現象,如果不加注意(yì),極容易引起設(shè)備絕緣下降引發短路故(gù)障。對(duì)多數使用環境來說(shuō),需要注意以下事項以防止(zhǐ)凝露。
5.1在濕熱季節,注(zhù)意環境溫度(dù)與(yǔ)冷卻水(shuǐ)溫差不小于5℃;
5.2停電時,應在關閉(bì)閘刀後随即停水;啓動時,應(yīng)在通水後随即合閘,分合閘操作(zuò)與斷通(tōng)水操作(zuò)緊緊相連,順序不可颠倒。高頻場合下的使用
當器件(jiàn)工作于6KHz以上的電流頻(pín)率下(xià)時,應考慮散熱器本身緊(jǐn)固螺杆、壓蓋等部件的發熱效(xiào)應,用戶在安裝(zhuāng)布置器件時,應注意避(bì)免(miǎn)使上述部件處于感(gǎn)應加熱效(xiào)應強烈的位置;必要時,可考慮采用不鏽鋼(gāng)材料。
鋼(gāng)管型散熱(rè)器在歐洲問世(shì)後,就以其尊貴典雅(yǎ)、豐富多彩的面貌風靡世(shì)界。1998年,建設部和中國(guó)建設(shè)機械總公司率先将歐洲森德鋼管散熱器引進中國,其精湛工藝、高檔(dàng)品質、華麗外表和昂貴價(jià)格,令商家和消費者(zhě)用戶耳目一新,受到了萬千大衆的喜愛和美譽。現在此類産品已經成(chéng)爲散(sàn)熱器市場最暢銷的産品之一,建設部專門爲該類産品制定了行(háng)業标準。于是鋼管散熱器成爲國(guó)家建設(shè)部提倡推廣的主打散熱器産品,也是目前我國市場占有率最高的散熱器。
經過數年的實際使用,人們發現鋼管散熱(rè)器的美中不足,就是鋼管型散熱(rè)器安裝使用一段時(shí)間以後,容易在焊縫處出現滲漏水的問題。專家們在仔細分析之後發(fā)現有兩個主要原因:第一客觀因素(sù),這種(zhǒng)引進産品不完全(quán)符(fú)合中國國(guó)情,我國目(mù)前的供暖運行管理還很不規範,供暖水質也不好,水的含氧量較高,容易氧化腐(fǔ)蝕鋼(gāng)鐵;第二主觀因素,這種引進産品是(shì)由(yóu)薄型鋼闆通(tōng)過卷壓焊接工藝而成型的,焊點太多,焊縫太長。①片頭(即分水器)是由兩塊薄型鋼闆分别卷(juàn)壓再焊接成型的,自然形成片頭一周的焊縫,包括片頭(tóu)最頂端易積水處的焊縫(féng);②立管(guǎn)是由薄型鋼(gāng)闆卷成管狀(zhuàng),用焊(hàn)接的方法将縫焊牢形(xíng)成鋼管;③再把立管和片頭焊(hàn)接成型爲散熱器的單片;④散熱器單片之間的連(lián)接也是焊接的,最後才形成成組的散熱器。在供暖期間,往往不是滿水運行,上(shàng)部片頭會出(chū)現空氣層;在(zài)停止供暖(nuǎn)後水放空(kōng),底部片頭處會有殘(cán)留水很難排淨;所以上下片頭的焊縫處是最容易受腐蝕的。由此看出是鋼管型散(sàn)熱器的焊(hàn)接制造工藝(yì)導緻了焊點多和焊縫長。爲了防止散熱器的腐蝕漏水,廠家們紛紛研究各(gè)種補救措施,比如(rú)在鋼管(guǎn)散熱器内(nèi)部使(shǐ)用各種塗(tú)料防腐,在散熱器中加鎂棒陽闆保護防腐等等,都(dōu)不能從根本上(shàng)解決腐蝕漏水的問題。使原本能主(zhǔ)動防腐的散熱器變成了(le)被動防腐。[4]
建設部散熱器行業專(zhuān)家們曾經引進當(dāng)時******的歐洲鋼管散熱(rè)器,今天上海一力供暖設備有限公(gōng)司會同這批專家獨辟蹊徑,從制造(zào)工藝上下(xià)工夫(fū),推出龍坦牌精密鑄鋼散熱器,它是針對原引進産品焊點多焊縫長(zhǎng)易腐蝕等質量缺陷進行的重(zhòng)大改進。主要表現在:使用的鋼材材質不同,鋼材厚度(dù)不同,制造工藝不同,焊點焊縫的數量不(bú)同,其(qí)結果是抗腐蝕能力更強。具體的說,原引進産品片頭是由兩片各1.5mm厚的(de)鋼闆(pǎn)分别壓制成(chéng)型後經(jīng)焊接完成的,自然形成片頭一周的焊縫(féng),包括片頭最頂(dǐng)端易積水處的焊縫;立管(guǎn)用1.25mm的鋼闆卷(juàn)成圓(yuán)柱型,經焊接成鋼管;再把立管和片頭焊(hàn)接(jiē)成型爲散熱器(qì)的單片;最後片與片之間再焊(hàn)接成型,組成完整的暖氣片。而新産(chǎn)品首先(xiān)将(jiāng)焊接成型的片頭改爲一次鑄造成型的精(jīng)密鑄鋼,其材質是壁厚2.7mm的稀土改(gǎi)性鑄鋼;其次把焊接成型的有縫鋼(gāng)管改爲壁厚1.5mm優質低(dī)碳無縫鋼管;再将片頭與無縫鋼管兩者對合,用自動閃光焊機加壓一(yī)次焊接成(chéng)型爲暖氣片;最(zuì)後再将片與片的焊縫連接改爲羅(luó)紋絲扣連(lián)接,構成成組的完整的散熱器。
這種新的(de)制造工藝(yì),使易(yì)腐蝕的焊點(diǎn)焊(hàn)縫總長度(dù)減少了(le)95%---98%,尤其是最易(yì)積水的散熱器兩端的片頭改爲精密鑄鋼,這就從根本上避免了鋼管散熱(rè)器焊縫多、焊縫長的質量缺陷,從根本解決了鋼制散熱(rè)器易腐蝕易漏(lòu)水的問題。精密鑄鋼散熱器即保留(liú)了鋼管散熱器所(suǒ)有的(輕質、高壓(yā)、高(gāo)熱、節(jiē)能、環保、外型美觀等)特點,又融(róng)合了鑄鐵(tiě)散熱器的長處,同時(shí)還選用更優(yōu)良、更耐腐的相當于20鍋爐鋼(gāng)的鋼材作(zuò)爲原材料(liào)。它徹底的屏棄了國内普遍使用的散熱(rè)器内塗料(liào)防腐的方法,而直接選用一次鑄(zhù)造成型的精密鑄(zhù)鋼來抗腐防漏(lòu),成倍(bèi)的增加了抗腐防漏的年限(xiàn)。不僅如此,它比同行業标準的散熱量高出(chū)10%--30%、抗壓力提高20%,鋼材厚(hòu)度增加20%--80%,還有節(jiē)能環保等方面的諸多特性。它即保留了鋼管散熱器的輕質、高壓、高熱(rè)、節能(néng)、環保、外型美觀等優點,又融合了鑄鐵散熱器的(de)諸多(duō)長處,是(shì)一種脫(tuō)胎換骨的創(chuàng)新性的産(chǎn)品,自此鋼(gāng)制散熱器将進入第二代的發展進(jìn)程。新産品優質鋼材的使用,壁厚的增加,焊點焊縫極大(dà)的減少,使(shǐ)新産(chǎn)品相(xiàng)對于原引進(jìn)産品來說,大量(liàng)減(jiǎn)少了易(yì)腐蝕的部位。經中國科技(jì)大學檢測,可承受20年(nián)連續不間斷的腐蝕,理(lǐ)論使用壽命60年(nián)。是不用采取任何被動防腐措施的經久耐用的主(zhǔ)動防腐産品。
精密鑄鋼散熱器是由我國散熱器行業專家在多年行業管理經驗的基礎上,爲适應國情,吸收了我國傳統鑄鐵散熱器的優(yōu)點(diǎn)而專門研究開發的(de)。針對原引進産品的(de)缺點,新産品(pǐn)經過研發中試,成功的進行了(le)重大改進。它即保留了國外鋼管散熱(rè)器的主要特(tè)點和優點,又通過革新制造工藝(yì)和提高(gāo)鋼材性能的方法,極大的提高了抗腐蝕能力。經中(zhōng)國科技(jì)大學檢測,連續不(bú)間斷對其腐蝕的情(qíng)況下,20年不被(bèi)腐蝕漏水。精密鑄鋼散(sàn)熱器是高品質低(dī)價位,更适合高層建築、高檔公(gōng)寓、别墅和辦公樓使用。原焊接工藝的引進産品,曾經引領中國鋼制散(sàn)熱器的前進,鑄鋼散熱器将會創造鋼制散熱器的(de)再次輝煌(huáng),未來的潮流(liú)必将是無防腐概念的鑄鋼散熱器時代。我們堅信品牌是(shì)靠過硬的質量影響(xiǎng)出來的,不是靠廣告宣傳(chuán)出來的,有知名度(dù)的産品不一定科技領先,因爲社會在前進科技會發展新産品層出(chū)不窮.