文章概要如下:
一、計算公式
為了推導風冷散熱器熱阻計算公式作如下設定:
1, 散熱器是由很多塊金屬平板組成,平板一端連在一起成一塊有一定厚度的基板,平板之間存在間隙,散熱器的基本單元是一塊平板;
2, 平板本身具有一定的長度、寬度和厚度(L×l×b)。平板的橫截面積A =L × b;
3, 由n個平板(齒片)組成的散熱器如圖一所示,平板(齒片)數為n ;
4, 由此可見,參數L即為散熱器長,或稱“截長”;
5, 設散熱器端面周長為“S”。

大功率半導體器件安裝在基板上,工作時產生的熱通過接觸面傳到散熱器的過程屬于固體導熱。散熱器平板周圍是空氣。風冷條件下平板上的熱要傳到空氣中屬于固體與流體間的傳熱。所以風冷散熱器總熱阻等于兩部分熱阻之和:
Rzo(總熱阻)= Rth(散熱器內固體傳熱)+ Rthk(散熱器與空氣間的傳熱熱阻)
引用E.R.G.埃克爾特和R.M..德雷克著的“傳熱與傳質”中的基本原理和公式。推導出如下實用公式:
Rzo(總熱阻)= Rth(散熱器內固體傳熱)+ Rthk(散熱器與空氣間的傳熱熱阻)
引用E.R.G.埃克爾特和R.M..德雷克著的“傳熱與傳質”中的基本原理和公式。推導出如下實用公式:

Ks 為散熱器金屬材料的導熱系數。20℃時,純鋁:KS = 175.6 千卡/ 小時米 ℃;
純銅:Ks = 332 千卡/ 小時 米 ℃;參數L、l、b、S的單位:米;風速us 單位:米/秒
如散熱器端面的周邊長為S 、散熱器的長為L,忽略兩端面的面積,散熱器的總表面積為: A = S L 。代入上式后,強迫風冷條件下散熱器總熱阻公式也可寫成:
純銅:Ks = 332 千卡/ 小時 米 ℃;參數L、l、b、S的單位:米;風速us 單位:米/秒
如散熱器端面的周邊長為S 、散熱器的長為L,忽略兩端面的面積,散熱器的總表面積為: A = S L 。代入上式后,強迫風冷條件下散熱器總熱阻公式也可寫成:

對某一型號的散熱器來說參數 Ks、b、n、S 都是常數。用此公式即可求出不同長度L、不同風速us條件下的總熱阻,并可作出相應曲線。
本公式的精確性受到多種因素的影響存在一定誤差。主要有:
ⅰ,受到環境空氣的溫度、濕度、氣壓等自然因素的影響。如散熱器金屬的熱導系數“Ks”與金屬成分及散熱器工作時溫度有關,本文選用的是20℃時的純鋁。
ⅱ,文中所用的“風速”是指“平均風速”。
ⅲ,公式中描述散熱器尺寸的b、n、S、L、l、五個參數不可能表達散熱器外形的全部。這只是它的基本尺寸。
計算值和實際測試結果相比其誤差值約在10%以下,風速較低時誤差較大。
本公式的精確性受到多種因素的影響存在一定誤差。主要有:
ⅰ,受到環境空氣的溫度、濕度、氣壓等自然因素的影響。如散熱器金屬的熱導系數“Ks”與金屬成分及散熱器工作時溫度有關,本文選用的是20℃時的純鋁。
ⅱ,文中所用的“風速”是指“平均風速”。
ⅲ,公式中描述散熱器尺寸的b、n、S、L、l、五個參數不可能表達散熱器外形的全部。這只是它的基本尺寸。
計算值和實際測試結果相比其誤差值約在10%以下,風速較低時誤差較大。










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