风冷散热设计及验
算方案
1
2020年4月19日
2
2020年4月19日
风冷散热设计及验算方案
一、散热器的选配 1、选用散热器的依据
电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。一般，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。 2、散热器选用计算方法
散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：
P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…②
其中：P ，元件的损耗功率；
Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；
3
2020年4月19日
j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取
j T =125°C ；
a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。 R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③
jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc
与元件的工艺水平和结构有很
大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；
cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，
介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；
sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它
与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
综合①②③，得到：
()/sa j a jc cs R T T P R R ??<---??‥…‥…④
参见（JB/T9684- 电力半导体器件用散热器选用导则）
4
2020年4月19日
根据④式计算的热阻值，如果选用标准散热器，则查询散热器标准（GB/T8446.1电力半导体器件用散热器），标准中热阻值与sa R 计算值相同，或小于又接近于计算值的散热器即为所选用的散热器；如果为非标准型散热器，需要厂家提供散热器的热阻，该热阻值应小于sa R （而且比较接近）。 3、肋片式散热器的热阻计算
（参考：电子设备热设计及分析技术，余建祖等编，北京航空航天大学出版社）：
肋片式散热器热阻计算公式为：
1
R A =
αη 其中：R ，散热器换热热阻； α，表面传热系数；
A ，
带肋片壁面的总表面积，f A A A =+μ，f A 为肋
片表面积，A μ未被肋片根部遮盖的基壁面积；
0η，表面效率，有效传热面积与总传热面积之比，
01(1)f f A A
=-
-ηη，tan ()
f h mh mh
=
η（h 为肋片高度，m 为
肋片材料和流体物性的函数），m ≈（λ为肋片
材料的导热系数，δ肋片厚度）；
5
2020年4月19日
肋片式散热器散热功率Q 计算 ()/S a Q T T R =-
其中：S T ，为散热器温度； a T ，为环境温度。 二、模块的损耗P 1、IGBT 模块损耗
IGBT 模块由IGBT 部和并联二极管组成，它们各自发生的损耗合计即为IGBT 模块整体发生的损耗。另外发生损耗的情况可分为稳态时和交换时。 2、IGBT 损耗计算
（参考：变频器的热耗计算及散热分析.刘玉芬.程洪亮.优化设计
高压变频器中IGBT 模块的选择及计算分析.吴加林.变频器
世界）
在PWM 工作方式下，一个IGBT 模块的总损耗包括单个IGBT 及其并联二极管的损耗之和A P 。
A T D P P P =+ ‥…‥…⑤； T sat sw P P P =+ ‥…‥…⑥；
由式⑤、⑥、⑦得出：
6
2020年4月19日
sat sw D P P P P =++‥…‥…⑦
其中：T P ，单个IGBT 的总损耗； D P ，单个二极管的总损耗； sat P ，单个IGBT 的通态损耗； sw P ，单个IGBT 的开关损耗； D P ，单个二极管的通态损耗；
对于IGBT 的通态损耗sat P ，()1
()cos 8
3sat CP CE sat D P I U φπ??
=+
????
‥…‥…⑧；
对于IGBT 的开关损耗sw P ，()()1
()sw on off PWM P E E f π
=+‥…‥…
⑨；
对于二极管的通态损耗D P ，1()cos 83D cp F D P I U φπ??
=-
????
‥…‥…⑩；
其中：cp I ，变频器正弦输出电流的峰值电流；
()CE sat U ，指在125°C 时，峰值电流cp I 下，IGBT 的饱和压降；
D ，PWM 信号占空比； cos φ，功率因数；
()on E ，表示j T =125°C 时，峰值电流cp I 下从曲线上可查到的
7
2020年4月19日
开通能量；
()off E ，表示j T =125°C 时，峰值电流cp I 下从曲线上可查到的关断能量；
PWM f ，指变频器的PWM 开关频率； F U ，二极管的通态压降。
经过查询相关图表，确定所需的参数后，即可计算出所需的IGBT 模块的总功耗。 3、整流桥二极管损耗
（参考：高压变频器散热系统的设计.王丹.电力电子技术）
二极管整流时的功耗为：
()0.51Diode m F m DM rr rm R P I V I V t f I V δδ=++-
其中：δ，为占空比； m I ，导通电流最大值； F V ，二极管导通压降； DM V ，截止承受反向电压； rr t ，反向恢复时间； f ，开关频率； rm I ，漏电流； R V ，反向电压；
8
2020年4月19日
三、风机选型与风道设计 1、风机选择方法
选择通风机时应考虑的因素包括：风量、风压（静压）、效率、空气流速、系统（风道）阻力特性、应用环境条件、噪声以及体积、重量等，其中风量和风压是主要参数。
根据电子设备风冷系统所需之风量和风压及空间大小确定风机的类型。
当要求风量大、风压低的设备，尽量采用轴流式通风机，反之，则选用离心式通风机。通风机的类型确定后，再根据工作点来选择具体的型号和尺寸。
通风机工作时的噪音应控制在一定范围之内。 2、风机风量计算
（参考：电子设备中高功率器件的强迫风冷散热设计.张忠海.电子机械工程）
假设所选散热器合理，那么散热器能够将发热量传递到散热空间。所选风机将热量排出设备外，风机的风量应能将全部发热量带走。根据热平衡方程：
()
0P i Q
L C t t ρ=
-‥…‥…⑾
9
2020年4月19日
其中：L ，为冷却空气流量，m 3/s ； Q ，为设备发热量，kW ；
ρ，为空气的密度，kg ／m 3，干燥空气的密度可由下式计算：
1
52731.293273 1.01310P t ρ????=
???
+?????
，式中：ρ，空气密度，
kg/m 3；t 温度，℃；P 1使用大气压力，Pa ；
P C ，为空气的比热，kJ/(kg ·℃)； 0t ，为冷却空气出口温度，℃； i t ，为冷却空气入口温度，℃；
上述计算出的风量为带走发热量所需风量。考虑风量的泄漏损失及提高散热的可靠性，工程中按照1.5～2倍的裕量选择风扇的最大风量。
根据风量计算值和风道截面（实际的风道设计方案确定），能够计算需要的风速，如果风速值接近自然对流的风速（<0.5m/s ），能够采用自然冷却方式。 3、风阻计算确定风机工作点
（参考：电子设备中高功率器件的强迫风冷散热设计.张忠海.电子机
10
2020年4月19日
械工程）
系统压力损失（也称压降）包括沿程压力损失和局部压力损失。沿程压力损失，它是由流体流经管道壁面时与壁面之间的摩擦引起，也称为静压损失；局部压力损失，它是由流体进、出口以及流经弯头、截面突变、滤网等处引起的，也称为动压损失。
沿程压力损失计算公式：
2
2
l e l v p f
d ρ?=‥…‥…⑿
式中：l p ?，沿程压力损失，Pa ；
f ，沿程阻力系数； l ，管道长度，m ； v ，空气平均流速，m/s ； ρ，空气密度，kg/m3； d e ，当量直径，()
2e ab
d a b =
+，a 、b 为矩
形风道的边长。
对于光滑的管道，其沿程阻力系数f 只是Re 的函数，可用下列公式计算：
a. 层流时，64/Re f =；
b. 紊流且Re ≤105时：0.250.3164Re f -=；
11
2020年4月19日
c. 紊流且105 ＜Re ＜3× 106时：0.20.184Re f ；
由式⑿能够得到风道的风量和风阻关系曲线，在风机与风道的特性曲线图中画出，两条曲线的交点为风机的工作点，即风道的风阻力。该点应在特性曲线变化率最小的点附近，风机的工作效率最高。
表1 某些典型接触面的接触热阻值
（参考：电子设备热设计及分析技术.余建祖.高等教育出版社）
12
2020年4月19日
表2 电子设备常见材料导热系数
（参考：电子设备热设计，赵惇殳，电子工业出版社）
13
2020年4月19日
10 冷却系统设计 发动机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如果不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。 经发动机冷却系带走的热量大约占燃料总热量的25%～30%左右。发动机的冷却系根据所用冷却介质不同，分为风冷发动机和水冷发动机。摩托车发动机采用风冷式的的居多，这使得发动机结构简单、质量轻，使用和维修方便，避免了水冷式常见的故障，工作较为可靠，同时有起动快、暖机快、气缸磨损量小的优点。 综上所述，本设计采用自然风冷式。 10.1 风冷发动机的散热与散热片 在风冷发动机中，由气缸内燃气向外界冷却空气的传热过程是一个很复杂的过程，为计算方便，可将这一过程分为三个阶段： 1）从燃气向气缸内壁的传热； 2）从气缸内壁向外壁的导热； 3）从气缸外壁向冷却空气的传热。 10.1.1从燃气向气缸内壁的传热 发动机气缸内的传热是一个复杂的过程。在进气过程中进入气缸内的可燃混合气，温度低于缸壁的温度，这时气缸壁面将热量传给可燃混合气。随着缸内混合气被压缩，其温度不断上升，开始由混合气向壁面放热，由于混合气在气缸中的运动，这一过程是一个复杂的对流换热过程。在燃烧过程中产生的高温燃气，这时除了对流放热外，还有气体辐射和火焰辐射，形成了更为复杂的燃气向气缸内壁的放热过程。膨胀过程和排气过程中，由于燃气温度较高，都是由燃气向气缸壁放热。 发动机气缸内的传热是对流换热和辐射换热的周期变化的过程。在每一个工作循环内，工质向气缸壁的传热量可用下式表示： ()()t g t g r d t t F Q 100 1-+=?αα 式中 r α——辐射放热系数； g α——接触放热系数； g t ——工质瞬时温度；
风冷散热设计专题 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。 轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。 强迫风冷设计
目录 1、前言 (1) 2、总体方案设计 (2) 2.1设计内容 (2) 2.2方案比较 (2) 2.3方案论证 (3) 2.4方案选择 (3) 3、单元模块电路简介与设计 (4) 3.1本系统部分器件介绍 (4) 3.1.1 DS18B20 温度传感器简介 (4) 3.1.2 STC89C52RC 单片机简介 (4) 3.1.3 ULN2003 芯片简介 (5) 3.2单元模块电路设计 (6) 3.2.1 电源电路 (6) 3.2.2 单片机主芯片电路 (7) 3.2.3 时钟电路 (7) 3.2.4 复位电路 (8) 3.2.5显示电路 (8) 3.2.6温度检测电路 (9) 3.2.7 按键控制电路 (9) 3.2.8 报警及电机电路 (9) 3.3模块连接总电路 (10) 4、软件设计 (11) 4.1程序设计原理及所用工具 (11) 4.2主程序设计 (11) 4.3主要模块主程序设计 (12) 5、系统调试 (15) 6、系统功能、指标参数 (18) 7、结论 (19) 8、总结与体会 (20) 9、参考文献 (21) 附录1：ISIS仿真图、PCB板图、实物图 附录2：程序源代码
1 前言 现代生活，电脑已经成为人们生活中不可缺少的一部分。无论笔记本电脑还是台式电脑，人们在选择的时候都会考虑到它的散热性能，一个好的散热系统能够保证电脑的高速正常运行，给CPU足够的空间进行高负载的活动，才能享受计算机技术给我们生活带来的无穷魅力，可见一个好的散热系统，对电脑而言是多么的重要。但是，计算机部件中大量使用的是集成电路，而众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。 说到计算机的散热器，我们最常接触的就是CPU的散热器。散热器通常分为主动散热和被动散热两种；前者以风冷散热器较为常见，而后者多为散热片。细分散热方式，又可分为风冷，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。其中，液冷·半导体制冷及压缩机制冷要么技术不成熟，要求高，能耗大；要么体积受限，价格昂贵。 风冷散热器作为区别于水冷散热器的一个主流产品类别，不断的引领着整个IT散热市场的前进和创新因此，风冷是最常见，性价比最高的散热方式，我们设计的“智能电脑散热系统”就是利用温度传感器实现对外界温度的感知，再利用单片机编程控制风扇的转速，从而实现温度的自动调节，以达到散热目的。正是因为融合了温度传感器技术和单片机技术，使得本作品兼智能化和自动化于一体。而温控调速技术的优点在于其能有效地提高散热器的的工作效率，节约能源，性价比高，适用范围广泛。且本设计比较人性化，由于不同的电脑的散热能力不同，对于散热能力很差的电脑而言，只凭借温控可能无法实现正常降温，就需要人为控制来调节适合电脑的散热，因此我们增加了手控模式。 本设计中增加了实时温度显示，让我们随时看着CPU的具体温度，从而消除忧虑，并且，在这基础之上，还增加了高温报警功能，避免你的电脑因为温度过高烧毁一些部件甚至是CPU。因此，我们的设计更加人性化，更加舒适。
风冷散热的设计及计算 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。 轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5
风冷散热器研究设计 前言 所谓风冷散热器，其散热原理即通过与发热物体（一般为CPU、GPU等半导体芯片）紧密接触的金属散热片，将发热物体产生的热量传导至具有更大热容量与散热面积的散热片上，再利用风扇的导流作用令空气快速通过散热片表面，加快散热片与空气之间的热对流，即强制对流散热。 风冷散热器分解图： 一款优秀的风冷散热器必须具备三个条件： 1、采用做工精良，设计合理。材料合适的散热片。 2、配有性能强劲，工作稳定，长寿命的风扇。 3、以及出色的整体结构与安装设计。 然而要设计出一款优良的散热片，我们就必须对热力学、散热器的部件及其结构有所了解，那么我们就将风冷散热器的讲解分为热力学、散热片、风扇、扣具结构等几个部分，及其风冷散热器的各项指标以及现行技术进行浅要的分析与介绍。
第一章 热力学基本知识 首先来说说相关的热力学方面：物理学认为，热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流、热辐射。为了保证良好的散热器性能，就要已符合上述三种途径的要求来设计产品，于是在材料的热传导率、比热值；散热器整体的热阻、风阻；风扇的风量、风压等等方面都提出了要求。 热传导 定义：通过物体的直接接触，热从温度高的部位传到温度低的部位。 热能的传递速度和能力取决于： 1.物质的性质。有的物质导热性能差，如棉絮，有的物质导热性能强，如钢铁。这样就有了采用不同材质的散热器，铝、铜、银。它们的散热性能依次递增，价钱当然也就成正比。 2.物体之间的温度差。热是从温度高的部位传向温度低的部位，温差越大热的传导越快。 热传导是散热的最主要方式，也是散热技术需要解决的核心问题之一。所以我们通常都能看到，几乎所有散热在与CPU相接触的部分都采用热传导性能良好的材料。许多厂商都在于CPU接触的部分采用塞铜柱或铜片的工艺，就是为了将热量尽快传导出来。 热对流 热通过流动介质（气体或液体）将热量由空间中的一处传到另一处，即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。根据流动介质的不同，可分为气体对流和液体对流。影响热对流的因素主要有： 1.通风孔洞面积和高度 2.温度差：原因还是因为热是由高到低方向传导。 3.通风孔洞所处位置的高度：越高对流越快。
风冷散热的解决方案发展至今，各大知名厂商不光在工艺和散热片材质的选取上做多方面的研究，在风扇的设计上做全方位的改进，更是在散热器的整体结构上做了很多有益的尝试。随着技术的不断进步、设计经验的累积，无论是风扇还是散热片都已经接近甚至达到了技术上的极限，在此基础上的任何改良措施都收效甚微，于是要造就一款品质优秀的风冷散热器，其整体结构的优化与安装方式的简化也成为了新的设计亮点。 片&扇结构： 如果说做工精良、设计合理、材料合适的散热片和风力强劲、工作稳定、长寿命的风扇是一款优秀的风冷散热器所具备的必要条件的话，那么出色的整体结构与安装设计则是其充分条件，这两者相辅相成、缺一不可。风扇与散热片完美的配合才能将其性能发挥到极限，这才是风冷散热器“风冷”与“散热”的真正含义。 片&扇结合方式： 散热器的散热片和风扇的设计已经相当出色了，在其物理性能的开发接近极限的情况下要取得革命性的进步非常困难，为此必须换个角度思考问题。于是各大散热器制造商开始在散热片与风扇的结合方式上做文章，寻找最优的设计，由此而来诞生了形形色色的散热器。 虽说现在市面上的散热器五花八门，但其散热片与风扇的结合方式却不外乎以下几种： 顶置式： 大部分风冷散热器都采用的是这种结合方式。其最典型结构就是把许多片状的散热鳍片，以某种工艺接合在具有一定厚度的吸热底上，由一个安装在散热器顶部的风扇导流，令空气通过散热片上那些深深的缝隙，从而将热量带走。 市面上最多也是最普通的散热器
顶置式之所以这样流行是不仅是因为它具有结构简单、设计制造难度小（某些特殊设计除外）、散热效果不错等优点，而且是有一定历史原因的：大家都知道，最早的CPU是不需要散热器的，而486时代最多加装一块散热片就能搞定了。随着CPU的不断发展发热量与日俱增，光靠散热片的被动散热已力不从心，于是随便在扁平的散热片上方——唯一适合安装风扇的位置——安装一个风扇，就成为了“顶置式”。这种散热方式现在不只是使用在CPU散热器和显卡散热器上，总线频率越来越高的北桥也开始经受不住“烤”验，纷纷在自己的散热片上戴了“帽子”。 不过典型顶置式的缺点也是显而易见的：气流在散热片内需要改变方向，容易形成“无风区”（前一散热片篇已有所说明），且顶置式的传统轴流风扇，其中间轴承部分容易形成死角——“风力盲区”，可偏偏散热片正中央接触的就是发热设备（CPU核心等），即使散热片导热作用再好也无法轻易将热量迅速的传递到周围散热片上，难免令散热效果大打折扣。针对这一缺点，设计者们对顶置式作出了一些改进，Intel最新的原配散热器（A VC OEM）就是很好的例子。 Intel LGA775原配散热器 这款散热器散热片的设计很独特，散热片主轴为实心铜柱，散热鳍片由里向外呈放射状分布，并且鳍片向风扇旋转的反相弯曲，增加与气流的接触。采用此种设计，轴流风扇的盲区正好对应散热片的铜芯，而铜芯本身外露表面积很小，有气流辅助也难以提升散热能力。同时，外围的众多鳍片正好都笼罩在风扇的强大风力之下，散热效果自然出色。它的设计可以说是“避实就虚”的做法：风力盲区被巧妙的设计所回避，最大程度上降低了由其带来的负面影响；而且比起后面要提到的“传统涡轮式”风扇，它的铜芯和散热鳍片接触面积更大，可以更好的将热量传导到鳍片的各个部分，即使核心部位没有直接气流照顾，间接散热也可取得满意的效果。 还有一些改良措施，比如采用大口径风扇，配合锥形导流罩转接，既可增大风压，又能消除盲区，照顾到散热片对应发热设备的核心部位，散热效果可以得到明显的改善。不过缺点也是显而易见的——体积大，所以并没有被广泛采用，而只出现在一些玩家的改装作品中。又比如，在风扇正下方与散热片接触的出风口部位增加与扇叶形状相似、但弯曲反向相反的导流片，为气流再添一道“约束”，这样的话可使气流在导流片作用下吹向中心部位，以达到缩小盲区的目的，并且进一步增强了风压；但气流的冲扰与更多的摩擦，无疑会增大工作噪音。
风冷散热的设计及计算 The document was finally revised on 2021
风冷散热的设计及计算 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。 轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对
一、散热设计的一些基本原则： 从有利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于2cm，而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则： 1. 对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其它器件）按纵长方式排列，如图3示；对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其它器件）按横长方式排列。 2. 同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的最上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流最下游。 3. 在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。 4. 对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。 5. 设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。 二、电子设备散热的重要性 在电子设备广泛应用的今天。如何保证电子设备的长时间可靠运行，一直困扰着工程师们。造成电子设备故障的原因虽然很多，但是高温是其中最重要的因素（其它因素重要性依次是振动Vibration、潮湿Humidity、灰尘Dust），温度对电子设备的影响高达60％。 温度和故障率的关系是成正比的，可以用下式来表示： F = Ae-E/KT 其中： F = 故障率, A=常数 E = 功率 K =玻尔兹曼常量(8.63e-5eV/K) T = 结点温度 三、功率芯片有关热的主要参数 随着芯片的集成度、功率密度的日愈提高，芯片的温度越来越成为系统稳定工作、性能提升的绊脚石。作为一个合格的电子产品设计人员，除了成功实现产品的功能之外，还必须充分考虑产品的稳定性、工作寿命，环境适应能力等等。而这些都和温度有着直接或间接的关系。数据显示，45%的电子产品损坏是由于温度过高。可见散热设计的重要性。 如何对产品进行热设计，首先我们可以从芯片厂家提供的芯片Datasheet为判断的基础依。如何理解Datasheet的相关参数呢？下面将对Datasheet中常用的热参数逐一说明。
散热设计 SECTION 1: 大功率器件的散热设计 电子技术不断发展,大功率器件发热功耗越来越大、热流密度不断增加。产品散热设计对产品可靠性有着至关重要影响。要对大功率器件进行良好散热设计,首先要了解功率器件热性能指标,然后选择合适散热方式,正确风道设计以及对散热器进行必要优化分析，最后规范、正确安装散热器使器件达到最佳散热效果。 1、器件热性能参数 器件厂家会提供器件焊接温度、封装形式、工作温度范围、器件结点温度限制、内部热阻等信息，这是参数是进行散热设计基础和前提。下面对一些常用热参数逐一说明： TDP—器件热耗散功耗，单位W（瓦），表示器件实际发热量大小 Tc--器件壳体温度，单位℃ Tj--结点温度，单位℃。结点温度提高，半导体器件性能将会下降。结点温度超过最大限制，器件寿命极度下降烧毁。这是进行热设计关注焦点。 Ta--环境温度，单位℃ Rja--结点到环境热阻，单位℃/W Rjc--结点到器件壳热阻，单位℃/W 归根到底，热设计主要任务是要满足： Tj< Tj(max)并留有适当余量（通常要保证有10%以上余量）。 Tj(max)=P* Rjc+ Tc(max) Tc(max)即器件表面最高温度，很显然散热设计越成功，Tc(max)就会越低。 2、散热方式选择 系统散热方式选择应充分考虑系统发热功耗，温度/体积/重量要求，防护等级，散热装置可操作性，价格等诸多因素，最终选择最适合自己产品、有效散热方式。散热主要分为：自然散热、强迫风冷。液体冷却等。目前普遍采用散热方式仍然是风冷。下表反映了不同散热方式状况下热流密度与温升关系。
自然散热：空气自然对流将热量带到周围空间。这种散热方式可以用发热功率不大，重量，温度等要求不高场合。优点：结构简单、无噪音、价格低廉。 强迫风冷：发热功耗大器件，选用强迫风冷是很必要，尤其配合一些高效能散热器可以达到理想散热效果。强迫风冷换热效率高，一般是自然散热方式数倍。优点：散热效率高，产品重量可被大幅度降低。 3、风机选型以及风道设计 系统采用强迫风冷散热方式，选择合适散热风机直接决定了系统散热状况。要进行风机选型，首先需要确定系统所需要散热风量，下面公式计算： 其中?T表示了系统进/出风口温度差。 风机选型要结合系统风量需求、系统阻力、风扇特性曲线等要求进行综合评估确认。 强迫风冷系统风道实际很关键，风道一般分为送风和抽风两种方式，这两种方式优缺点分别是： 送风方式： A、风扇出口附近气流主要为紊流流动，局部换热强烈，宜用于发热器件比较集中情况，此时必须将风扇主要出风口对准集中发热元件 B、吹风时将设备内形成正压，可止缝隙中灰尘进入设备
讨论] 变频器散热设计 以下资料主要是在网上搜集来的，加了点个人的理解，目的是将其作为自己在散热知识掌握程度的一个小结，希望对同行设计人员有个参考作用，由于本人学识肤浅，更希望得到同行老师指点一二，我将受益不 菲！！！下面开始了 以变频器举例 "通常散热器的设计分为三步 1:根据相关约束条件设计处轮廓图。 2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。 3:进行校核计算" 变频器发热主要是来自功率模块IGBT和整流桥，必须通过散热器导热，采用自然风冷或强迫风冷将热量散发出去。 “散热器冷却方式的判断 对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于cm2，可采用自然风冷。 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于cm2，可采用自然风冷。 对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于cm2而小于cm2，必须采用强迫风冷。 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于cm2而小于cm2，必须采用强迫风冷” 注：“ ”中的文字是转摘来的，不知道依据，也不太理解。 以下同，不再说明！ “自然冷却散热器的设计方法 考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥倍齿高来确定散热器的齿间距，一般齿间距=<1/4的散热器高度” 变频器首先按照模块放置要求，预先确定外形尺寸为宽*长*厚260*220*50 先看看自然风冷，按照上述原则，选择镇江长虹散热器有限公司的DY-V系列散热器，见下图
「该帖子被令狐不冲在2008-8-22 18:32:18 编辑过」 变频器发热量为额定功率P的5%-6% 变频器发热量计算 Q热=6%P=6%*=(kw)=1110(W) P为变频器额定功率 型材散热器表面积计算 A=UL 式中：U 散热器翅片横截面的周长，cm L 散热器的长度，cm A=*220*10-2=(cm2) 散热器表面的热流密度Q热/ A =1110/ = (W/ cm2)>= cm2 计算出来的散热器表面的热流密度，远大于限制的cm2，就算加长加厚散热器，增大表面积，也远远不够，所以不能采用自然风冷，要采用强迫风冷 散热器的布置见下图
所谓散热片，将热量散失掉是其最根本的目的，因此之前的吸热、导热设计都是为散热的目的而服务的。 不论是被动散热的空冷散热片，还是需要风扇强制导流辅助的风冷散热片，鳍片的职责都是通过与周围环境（空气）的接触将由吸热底传导来的热量散失出去。为了履行此职责，要求鳍片满足四项要求，每项要求又对应着鳍片的一项参数： 1.可迅速吸收热量，即吸热底与鳍片间的热传导，对应与吸热底的连接面积（连接比例）。 2.可大范围扩散热量，即能够将吸收的热量传导到可与环境进行热交换的每个角落，对应鳍片内部的热传导能力（横截面积、形状）。 3.散热面积大，即提供更多与环境进行热交换的场所，对应鳍片的表面积（数量）。 4.空气容积大，风阻小，即鳍片间为空气留有足够的空间，可通过足够的空气，对应鳍片的间距。 要想鳍片获得优秀的效能，此四项要求必须同时满足，但对应的参数又同时受到散热片总体积、重量以及彼此的制约。在一体成形鳍片中，连接比例、内部导热能力与表面积得益于鳍片的横截面积与数量的增加，但难免影响到鳍片间距与重量；若限定体积，鳍片的横截面积和数量又与间距相矛盾；若限定重量，鳍片的横截面积与数量互相抵触；若鳍片形状、数量不变，增加间距则对体积提出了要求，又会降低连接比例…… 就算采用后续结合方式，甚至辅以热管等特殊手段，鳍片的设计中仍然难免需要处理两个甚至几个互相矛盾的因素之间的平衡问题。正是这种令人混乱的复杂制约关系，为设计者们提供了发挥的空间，才有今天这多种多样的鳍片设计。下面，就为大家介绍一下几种常见的鳍片形式。 鳍片形状： 鳍片的设计不论多么“诡异”，基本都可归入两大类之中——片状与柱状，每一类又可根据单体形状与排列方式细分出多种不同子类，当真可称“花样百出”。 片状： 片状鳍片是非常典型的形状设计。利用片状“宽广”的侧面与“单薄”的厚度，可以在相对狭小的空间内获得更大的表面积。 平行： 平行排列是片状鳍片非常典型的排列方式，是“经典中的经典”。平行排列的鳍片，片间距离均匀，空间连贯，利于空气通过。平行排列的片状鳍片最大的优势在于各鳍片形状相同或相似，排列整齐、规律，成形与结合工序相对简单，适合于工业化大规模生产。 风槽式：
散热防热在结构设计中的应用 根据热传导的途径来说，散热相应有以下三种主要方式： 一、散热片导热式散热 1、良好接触面：要求发热件与散热片要有良好接触，尽可能降低接触热阻，所以最好有大的接触面，接触面还需要有较高的光洁度，为了弥补因接触面的粗糙而导致的贴合不良，可以在中间涂抹导热脂，可以有效降低接触热阻； 2、良好的导热材料：铜、铝都有较好的导热性能，铜的导热系数虽然优于铝，但铜有密度太高、价格贵的缺点，所以实际应用中铝材是应用最多； 3、散热片固定方式：这个也是比较重要的一环，如果不能把发热件与散热片良好接触，也是无法有效把热量传导到散热器上的，应用中有直接用螺丝钉紧固的，也有用弹簧片压固的，可以根据需要选择设计，需要说明的是，有些功率器件和散热片之间有绝缘要求，中间选用的绝缘材料就一定要选用低热阻的材料，比如：聚脂薄膜、云母片等，实际安装中还要注意固定位置应使用受力均匀分布； 4、散热片的形状：包括页片与基材的形状尺寸，要有尽可能加大散热表面积，这样散热片的热量才能快速与周围空气对流，比如说增加页片数目、在页片上做波浪纹都是好办法；基材要厚一些比较好，长而薄的散热片效率很差，在远端基本上是不起作用的了； 二、对流散热 1、自然对流：发热器件或者散热片的热量可以是依靠自然对流散热，这样的话，发热件或者散热片最好以长边取为垂直方向为佳，而且要尽量使散热片的横断面与水平面方向平行，因为热空气是上升的，这样才比较有利于空气流通，象单面页片式的散热器就比较适合安装在机体背板以自然对流方式散热； 2、强制对流：采用风扇强制吸、排的方式拉动一个风场来加强空气对流，是比较有效的散热方式，可以根据需要选择合适的风扇规格与数目，在设计上要注意的有这么几点： A、各风扇风场方向要一致，不要互相打架，否则效率肯定大打折扣，对机箱内部来说最好有相应的进风口与出风口； B、采用强制风冷时，对于页片式散热片来说，要使页片方向与风道气流方向一致
风冷散热原理 从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象。而热传递的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。我们要讨论的风冷散热，实际上就是强制对流散热。 对流换热是指流体与其相接触的固体表面或流体，而这具有不同温度时所发生的热量转移过程。热源将热量以热传导方式传至导热导热介质，再由介质传至散热片基部，由基部将热量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流，将热量散发到空气中。风扇不断向散热片吹入冷空气，流出热空气，完成热的散热过程。 对流换热即受导热规律的支配，又受流体流动规律的支配，属于一种复杂的传热过程，表现在对流换热的影响因素比较多。 1．按流体产生流动的原因不同，可分为自然对流和强制对流。 2．按流动性质来区分，有层流和紊流之别。流体从层流过渡到紊流是由于流动失去稳定性的结果。一般以雷诺数（Re）的大小，作为层流或紊流的判断依据。3．流体的物性对对流换热的影响。例如，粘度、密度、导热系数、比热、导温系数等等，它们随流体不同而不同，随温度变化而变化，从而改变对流换热的效果。 4．换热表面的几何条件对对流换热的影响。其中包括： 1)管道中的进口、出口段的长度，形状以及流道本身的长度等； 2)物体表面的几何形状，尺寸大小等； 3)物体表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度； 4)物体表面的位置（平放、侧放、垂直放置等）以及流动空间的大小。 5．流体物态改变的影响。 6．换热面的边界条件，如恒热流、恒壁温等，也会影响对流换热。 7.风量和温度的关系 T＝Ta＋1.76P／Q 式中 Ta－－环境温度，℃ P－－整机功率，W Q－－风扇的风量，CFM T－－机箱内的温度，℃ 举一个电路设计中热阻的计算的例子： 设计要求：芯片功耗：20瓦 芯片表面不能超过的最高温度：85℃ 环境温度（最高）：55℃ 计算所需散热器的热阻。 实际散热器与芯片之间的热阻很小，取01℃/W作为近似。则 （R + 0.1）× 20W = 85℃- 55℃ 得到R = 1.4 ℃/W 只有当选择的散热器的热阻小于 1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃。 使用风扇能带走散热器表面大量的热量，降低散热器与空气的温差，使散热
风冷散热设计及验算方案 一、散热器的选配 1、选用散热器的依据 电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。通常，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。 2、散热器选用计算方法 散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为： P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…② 其中：P ，元件的损耗功率； Q ，耗散功率，散热结构的散热能力； j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ； a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。 R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③ jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出， 范围一般为 0.8～2.0 K/W ； cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值； sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。 综合①②③，得到： ()/sa j a jc cs R T T P R R ??<---??‥…‥…④ 参见（JB/T9684-2000 电力半导体器件用散热器选用导则） 根据④式计算的热阻值，如果选用标准散热器，则查询散热器标准（GB/T8446.1电力半导 体器件用散热器），标准中热阻值与sa R 计算值相同，或小于又接近于计算值的散热器即为所选用的散热器；如果为非标准型散热器，需要厂家提供散热器的热阻，该热阻值应小于sa R （并且比较接近）。 3、肋片式散热器的热阻计算 （参考：电子设备热设计及分析技术，余建祖等编，北京航空航天大学出版社）： 肋片式散热器热阻计算公式为：
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
风冷散热设计及验 算方案 1 2020年4月19日
2 2020年4月19日 风冷散热设计及验算方案 一、散热器的选配 1、选用散热器的依据 电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。一般，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。 2、散热器选用计算方法 散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为： P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…② 其中：P ，元件的损耗功率； Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；
3 2020年4月19日 j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取 j T =125°C ； a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。 R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③ jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很 大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ； cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙， 介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值； sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它 与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。 综合①②③，得到： ()/sa j a jc cs R T T P R R ??<---??‥…‥…④ 参见（JB/T9684- 电力半导体器件用散热器选用导则）
以下资料主要是在网上搜集来的，加了点个人的理解，目的是将其作为自己在散热知识掌握程度的一个小结，希望对同行设计人员有个参考作用 以18.5KW变频器举例 "通常散热器的设计分为三步 1:根据相关约束条件设计处轮廓图。 2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。 3:进行校核计算" 变频器发热主要是来自功率模块IGBT和整流桥，必须通过散热器导热，采用自然风冷或强迫风冷将热量散发出去。 “散热器冷却方式的判断 对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。 对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷” 注：“”中的文字是转摘来的，不知道依据，也不太理解。 以下同，不再说明！ “自然冷却散热器的设计方法 考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距，一般齿间距=<1/4的散热器高度” 变频器首先按照模块放置要求，预先确定外形尺寸为宽*长*厚260*220*50 先看看自然风冷，按照上述原则，选择镇江长虹散热器有限公司的DY-V系列散热器，见下图 变频器发热量为额定功率P的5%-6% 18.5kw变频器发热量计算