五、自然冷却系统设计
1.设计要求
自然冷却是大多数小型电子元器件(或产品)最常采用的散热方式。设计时一般应遵循以下要求:
① 应尽可能缩短传热路径,增大换热或导热面积。
② 应尽可能将组件内产生的热量通过组件机箱或安装架散出去。
③ 应尽量采用散热热阻小的导轨,增大机箱表面的黑度,增大辐射换热。
④ 元器件的安装方向和安装方式,应能保证能最大限度利用对流方式传递热量。
⑤ 元器件的安装方式,应充分考虑到周围元器件的热辐射影响,以保证元器件的温度都不超过其最大工作温度。
⑥ 对靠近热源的热敏感元器件应采用热隔离措施。
⑦ 对于功率小于100mW的中小功率集成电路及小功率晶体管,一般可不增加其他散热措施。
2.设计方法
(1)机壳的散热设计
机壳的散热设计中,可采用在机壳表面涂覆散热性能好的涂料,或在外壳开设通风口的方式。其中散热涂料的方式散热效果更好,但应注意需涂覆在内外表面,以增强散热效果;通风结构的设计以便于空气对流为原则,两侧通风孔的设计应注意防止气流短路影响散热效果;通风孔的位置应对准主要发热元器件,以使冷空气能够直接冷却元器件;通风孔进出口应设在温差最大的两处,并且进风口的位置应尽量低、出风口的位置尽量高。
(2)变压器散热设计
如果不带外罩则铁芯与支架间的固定平面应仔细加工,以便形成良好的热接触,或在固定面上用支架垫高,并在底板上开通风孔,使气流形成对流。
(3)真空元器件设计
相对位置不宜过近,不宜过于靠近机壳侧壁,其他元器件离真空元器件不要太近,以免影响自然对流换热。可在管座周围的底板上打孔,以加快气流循环,改善散热效果。
3.设计案例
图1 自然散热系统设计实例
六、强迫风冷散热系统设计
1.设计要求
强迫风冷散热系统广泛应用于体积小、功率大的电子产品中。设计时一般应遵循以下要求:
① 应合理控制气流方向和流量,使其按照预定的路径通行,应保证所有元器件均在低于额定温度的环境下工作。
② 进行元器件排布时,应按元器件发热量顺序排列,耐温性能低的元器件排列在冷空气的最上游(靠近进风口),其次是发热量小的元器件,最后是发热量大的元器件。
③ 对于发热量大且耐温性差的元器件,应尽量使其暴露在冷气流中。
④ 对于导热性好、体积较大的变压器、电感类元器件,可通过传导方式将热量传到附近有冷空气流过的底板上。
⑤ 发热量大的元器件应尽量集中排布,并与其他元器件热绝缘,以便进行单独的集中通风冷却。
⑥ 元器件的排列应尽量减小对冷空气的传送阻力,尽量不要在风道上安装大型元器件,以避免造成阻塞。