电子设备热设计散热技术与方法选择数据分析

功率器件热设计及散热器的优化设计1 表征功率器件热性能的主要参数功率器件应用时所受到的热应力可能来自器件内部，也可能来自器件外部。

器件工作时所耗散的功率要通过发热形式耗散出去。

若器件的散热能力有限，则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高，使得器件可靠性降低，无法安全正常工作。

表征功率器件热能力的参数主要有结温和热阻。

一般将功率器件有源区称为结，器件的有源区温度称为结温。

这些器件的有源区可以是结型器件（如晶体管）的pn结区、场效应器件的沟道区，也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等。

当结温T j高于周围环境温度Ta时，热量通过温差形成扩散热流，由芯片通过管壳向外散发，散发出的热量随着温差（Tj-T a）的增大而增大。

为了保证器件能够长期正常工作，必须规定一个最高允许结温 Tjmax。

Tjmax的大小是根据器件的芯片材料、封装材料和可靠性要求确定的。

功率器件的散热能力通常用热阻表征，记为 RT。

热阻越大，则散热能力越差。

热阻又分为内热阻和外热阻，内热阻是器件自身固有的热阻，与管芯、外壳材料的导热率、厚度和截面积以及加工工艺等有关；外热阻则与管壳封装的形式有关。

一般来说，管壳面积越大，则外热阻越小，金属管壳的外热阻就明显低于塑封管壳的外热阻。

当功率器件的功率耗散达到一定程度时，器件的结温升高，系统的可靠性降低，为了提高可靠性，应进行功率器件的热设计。

2 功率器件热设计功率器件热设计是要防止器件出现过热或温度交变引起的热失效，可分为器件内部芯片的热设计、封装的热设计和管壳的热设计以及功率器件实际使用中的热设计。

其主要关系如图1所示。

对于一般的功率器件，在生产工艺阶段，就要充分考虑器件内部、封装和管壳的热设计，当功率器件功耗较大时，依靠器件本身的散热（芯片、封装及管壳的热设计）并不能够满足散热要求。

功率器件结温可能会超出安全结温，此时需要安装合适的散热器，通过散热器有效散热，保证器件结温在安全结温之内且能长期正常可靠的工作。

● TDP到底是指什么？TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。

CPU的TDP 并不是CPU的最大功耗（功率），它们是两个没有多少相关性的概念，功耗（功率）是所有用电器的重要物理参数，是指一个用电器消耗电功率，CPU的真实功耗（功率）要复杂的多，而且由于CPU的晶体管并不是纯电阻电路而是混合电路，所以不能简单的使用电压X电流的方法来计算。

CPU的功耗包括“运算所用功耗”和“发热功耗”两部分，而且“运算所用功耗”和“发热功耗”在实际运行中是随着CPU负荷的大小动态变化的。

而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的最大热能，是一个固定值。

显然CPU的TDP（最高释放热量）小于CPU的最大功耗，但在实际运行中，CPU的功耗和发热往往最不总是以最大状态出现。

进一步区分，CPU的功耗是CPU从主板上获取的功率，是要求主板供电设计时考虑的。

而TDP是CPU最大发出的热量，是对散热系统提出要求，要求散热系统能够把CPU发出的热量及时的散掉，也就是TDP是要求CPU的散热系统必须能达到的最大热量驱散速度。

●CPU的热量来自哪里那人们可能就想问了，CPU的热量来自哪里？CPU的热量来自三个部分，第一个是正常的运算过程中晶体管里的电热效应，这个是无法避免的，因为除了超超导体之外的任何导体都有电阻就都会发热。

还有两种发热是由于CPU里的两种泄漏电流导致的。

这两种电流首先是门泄漏，这是电子的一种自发运动，由负极的硅底板通过管道流向正极的门；其次是通过晶体管通道的硅底板进行的电子自发从负极流向正极的运动。

这个被称作亚阈泄漏或是关状态泄漏(也就是说当晶体管处于“关”的状态下，也会进行一些工作)。

这两者都需要提高门电压以及驱动电流来进行补偿。

这两种情况都加大了能量消耗和CPU的发热量。

71技术交流2022.07·广东通信技术DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2022.07.0183U-VPX 光通信电子设备热设计与仿真分析［陆宣博 甘泉 蒙志雄］近年来，标准化接口的3U-VPX 高密度集成板卡便于快速插拔和优异的互换性，受到越来越多的客户选择。

但是，由于光通信电子设备通讯速率的速发展，推高了电子设备的功耗，高功耗带来的高温对电子设备的稳定性造成了较大的影响，电子设备的散热问题也越来越突出。

研究了一种3U-VPX 光通信电子设备，等比例建立了三维数字化虚拟模型，结合业务单元的分布情况，采用高功耗热源分布式生长导热凸台和强迫风冷散热措施，使用热仿真分析软件进行热仿真迭代分析，优化的风道设计能较大程度的把热量带出电子设备，能较好地改善电子设备散热问题，对同类型的电子设备热设计具有实际的指导意义。

陆宣博中国电子科技集团公司第三十四研究所。

甘泉中国电子科技集团公司第三十四研究所。

蒙志雄中国电子科技集团公司第三十四研究所。

关键词：3U-VPX 光通信 热仿真 风道设计 高密度集成板卡摘要1 引言电子设备一般是由多种不同的控制接口和输入输出的电子器件组合而成，这些电子器件的可靠性直接关系到整个电子设备的性能，而热性能又是其中一项重要的可靠性指标[1][2]。

近年来，标准化接口的3U-VPX 高密度集成板卡便于快速插拔和优异的互换性，受到越来越多的客户青睐和选择。

但是，由于光通信电子设备通讯速率的速发展，推高了电子设备的功耗，高功耗带来的高温对电子设备的稳定性造成了较大的影响，3U-VPX 光通信电子设备的散热问题也越来越突出[3][4]。

为了解决3U-VPX 光通信电子设备突出的散热问题，本文将研究设计一种光通信电子设备机箱（本文研究的设备除了进出风口，其余密封），通过建立等比例三维数字化虚拟模型，使用热仿真软件进行真实热环境模拟和热仿真迭代分析，给出详细可靠的设计要素和依据，为结构设计提供有力的数据支撑，从而解决散热问题。

临近空间大功率电子设备的热设计王丽【摘要】大功率电子设备发热量大,直接工作在恶劣的空间热环境,其热设计十分复杂.针对临近空间热环境特点,结合大功率电子设备工作模式及热控要求,采用热隔离、热控涂层、低热阻途径、提高换热效率等方法对其进行热设计.在此基础上用Icepak软件进行了热仿真,给出了合理优化的设计方案.临近空间环境模拟试验验证了热设计的正确性,对临近空间电子设备的热设计有一定的指导和借鉴作用.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)007【总页数】4页(P127-130)【关键词】临近空间;大功率电子设备;热设计;热管散热器【作者】王丽【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄,050081【正文语种】中文【中图分类】TN802;V461 引言随着临近空间(20～100 km)飞行器应用技术的发展，电子设备等有效载荷在飞行器上的应用日趋广泛，为了保障设备的正常工作，必须做好相应的热控措施。

由于临近空间环境独特(空气稀薄；气温极低，变化复杂；气压低；臭氧和太阳辐射强；平均风速低，20 km区平均风速最小),使得直接工作在临近空间的大功率电子设备热设计面临一个新的挑战。

临近空间热环境特性与地面有明显的差异，临近空间大功率电子设备所采用的热控措施、热仿真分析模型与地面设备有显著的不同。

本文针对某临近空间大功率电子设备的热环境特性和工作要求，提出相应的热控措施，对其热控系统进行了详细设计，利用Icepak软件进行了热仿真分析，得到了满意的结果。

2 热环境特性分析临近空间大致包括大气的平流层、中间层和部分电离层区域。

平流层距地面高度12～50 km,环境特性受地面的影响较小,大气中杂质很少,几乎没有水汽凝结和雾、雨、雹等气象变化,只有微弱的上下对流。

中间层距地面50～80 km,该层温度先升后降,上下对流非常明显。

电离层距地面60～100 km,该层内带有高密度的带电粒子,大部分气体由于高温发生电离。

电子器件的散热技术及其计算方法翁建华;舒宏坤;崔晓钰【摘要】介绍了电子器件散热中常用的部件,包括热管、散热器、微型风扇等,以及为满足不断提高的热流密度而出现的新型散热部件,如振荡热管、微槽道散热器等.同时,结合电子器件散热特点,总结了散热计算的一些方法.这些计算方法是进行产品热设计和热分析的重要工具.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2015(028)006【总页数】3页(P42-44)【关键词】电子器件;热设计;散热;计算方法【作者】翁建华;舒宏坤;崔晓钰【作者单位】上海电力学院能源与机械工程学院,上海200090;上海电力学院能源与机械工程学院,上海200090;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TK124电子器件的散热方式有导热、对流和辐射，而对流又分为自然对流和强制对流。

按散热所使用的介质，又可分为气体散热和液体散热；按是否使用运动部件，散热又有被动和主动之分。

比如，室内照明用大功率LED主要通过空气自然对流、被动方式进行散热，而微型和小型计算机CPU则主要通过空气冷却、主动方式进行散热［1，2］。

随着电子技术的快速发展，电子元器件的集成度越来越高，热流密度越来越大，散热问题也越来越突出。

因此，电子器件的散热问题也越来越引起产品设计人员的重视。

本文介绍电子产品常用的散热部件及其发展、以及散热问题的一些计算方法，供设计人员参考。

电子器件散热常用部件主要有热管、散热器、微型风扇等，近年来又出现了一些新型散热部件和散热材料，如振荡热管、平板型热管、石墨材料、微槽道等，以满足高热流密度电子元器件散热的需要。

1.1 热管普通热管由管壳、吸液芯等组成，管内充有适量的工作介质。

热管内的工作介质在蒸发段吸收热量，由液态蒸发为汽态，在管的冷凝段释放热量，由汽态凝结为液态，再由吸液芯回流至蒸发段，热量就由热管的一侧传递至另一侧［3］。

热管是一种高效的传热元件，其传热热阻很低，如用于某型号笔记本电脑的热管其传热热阻仅为0.016K/W。

功率器件的散热计算及散热器选择H e a t D i s p e r s i o n C a l c u l a t i o n F o r P o w e r D e v i c e s a n d R a d i a t o r s S e l e c t i o n功率管的散热基础理论功率管是电路中最容易受到损坏的器件.损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.那么它的额定功耗值是怎样确定的,还有没有潜力可挖呢?让我们来分析一下.晶体管耗散功率的大小取决于管子内部结温Tj. 当Tj 超过允许值后,电流将急剧增大而使晶体管烧毁.硅管允许结温一般是125~200℃,锗管为85℃左右(具体标准在产品手册中给出).耗散功率是指在一定条件下使结温不超过最大允许值时的电流与电压乘积.管子消耗的功率越大,结温越高.要保证结温不超过允许值,就必须将产生热散发出去.散热条件越好,则对应于相同结温允许的管耗越大,输出也就越大.因此功率管的散热问题是至关重要的.热阻为了描述器件的散热情况,引入热阻的概念.电流流过电阻R ，电阻消耗功率RI 2[W]（每秒RI 2焦耳能量），导致电阻温度上升。

用隔热材料覆盖电阻，电阻产生的热量不能散发时，则电阻温度随着时间增加而上升，直至电阻烧坏。

一般而言，二物体间的温差越大，温度高的物体向低的物体移动量增多。

某电阻置于空气中（如图6.33所示），由于流过电流向电阻提供功率，这功率变为热能。

在使电阻温度生高的同时，部分热能散发于空气中。

开始有电流流过电阻时，电阻温度不高，因此散发的热也小，电阻温度逐渐上升，散发的热量也上升与用电阻表示对电流的阻力类似.热阻表示热传输时所受的阻力.即由U1-U2=I ×R 可有类似的关系T1-T2=P ×R T (1-1)其中T1-T2为两点温度之差,P 为传输的热功率,R T 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发的热能越小.于是结温Tj,环境温度Ta,管耗PCM 及管子的等效热阻R T 之间有以下的关系 Tj-Ta=P CM ×RT (1-2)若环境温度一定(常以25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗P CM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等效热阻的情况.以晶体管为例.图1-1(a)是晶体管散热的示意图.从管芯(J-Junction)到环境(A-Ambient)之间有几条散热途径: 管芯(J)到外壳(C-Case),通过外壳直接向环境(A)散热;或通过散热器(S)(中间有界面)向环境散热.不同的管芯(指材料、工艺不同)本身的散热情况不同,或者说热阻不同.外壳、散热器等的热阻也各不相同.我们可用一个等效电路来模拟这个散热情况,如图1-1(b)所示.散发的热能Pc 表示为电流的形式;两点的温度分别为结温Tj,和环境温度Ta;结到外壳的热租用Rjc 表示,外壳到环境用Rca 表示,外壳到散热器用Rcs 表示,散热器到环境用Rsa 表示,加散热器后有两条并存的散热途径.图1-1 晶体管散热情况分析(a)晶体管散热示意图 (b)散热等效电路对于小功率管,一般不用散热器,则管子的等效热阻为R T = Rjc+ Rca (1-3)而大功率管加散热器后,一般总有Rcs+ Rsa<<Rca,则R T ≈ Rjc+ Rcs+ Rsa (1-4) 不同的管子Rjc 不同,比如MJ21195的Rjc=0.7℃/W,而MJE15034的Rjc=2.5℃/W. Rca 与管壳的材料和几何尺寸有关. Rsa 与散热器的材料(铝、铜等)及散热面积等有关.并且发现将它垂直放置比水平放置散热效果好,表面钝化涂黑又可改进热外壳C 散热器S (a)Pc (b) 易腾科技有限公司w w w s r p .c o mRcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等.若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成热阻.绝缘层可以是0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.若已知管子的总热阻为R T ,则在环境温度为T A 时允许的最大耗散功率可由式(1-2)得出.在产品手册上给出的管耗只在指定散热器(材料、尺寸一定)及一定环境温度下的最大允许值.若散热条件发生变化,则允许的管耗也应随之改变.对于其它类型的器件(包括集成功放等),耗散功率和散热的关系均与此类似.因此在使用中必须注意环境温度及合适的散热器(同时要注意器件与散热器的压紧情况等),才能获得所需的功率.图1-2 铝散热板的热阻实际产品设计的散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。

2010-02兵工自动化29(2)Ordnance Industry Automation ·49·doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2010.02.016电子设备的热设计郝云刚1，刘玲2（1. 中国兵器工业第五八研究所投资管理处，四川绵阳 621000；2. 中国兵器工业第五八研究所数控事业部，四川绵阳 621000）摘要：热设计是保证电子设备能安全可靠工作的重要条件。

介绍了热力学散热理论，从散热方法的选择以及器件的布局等方面详细地说明了电子设备结构设计中热设计的基本步骤，介绍了一些新的散热技术与方法。

总结得来的热设计技术和经验对于结构设计有重要辅助作用。

关键词：热设计；对流；散热中图分类号：O551.3 文献标识码：AThermal Design of Electronic EquipmentHAO Yun-gang1, LIU Ling2(1. Management Office of Investment, No. 58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China;2. Dept. of CNC Engineering, No. 58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China)Abstract: Thermal design is an important condition for electron-equipment’s reliability. Introduce thermodynamic theory about elimination of heat, expound the basic steps of thermal design from how to choose the technique about elimination of heat and the element layout in detail, discuss some new technique and methods about elimination of heat. The theory and experience from practice about thermal design have important assistant effect in configuration design.Keywords: Thermal design; Convection; Elimination of heat0 引言电子设备工作时，其输出功率只占设备输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、功耗大的电阻等，实际上它们是一个热源，使设备的温度升高。

电子设备热设计散热技术与方法选择数据分析摘要热设计关系到电子设备是否能安全可靠的运行。

本论文根据热力学散热理论，从散热方法的选择以及基板上器件的布局等方面说明了电子设备结构设计中热设计的方法及重要性，介绍了最新的散热技术与方法。

关键词电子设备；可靠；散热1 概述近些年，微电子技术突飞猛进，多功能、高密度封装、高速运转、体积小等特点的器件在电子设备中应该越来越广泛，引起了相应电子设备的热流密度集中放大。

要保证电子设备可靠、稳定工作，必须对整个设备有良好的热设计，提高散热能力和速度，从而提高产品的可靠性和安全性。

电子设备的热设计是指通过元器件选择、电路设计、结构设计和布局来减少温度对产品可靠性的影响，使设备能在较宽的温度范围内工作。

热设计的目的是：保证电器性能稳定，避免或减小电参数的温度漂移；降低元器件的基本失效率，提高设备的平均无故障工作时间；减缓机械零部件氧化、老化、疲劳以及磨损等进程，从而延长电子设备的使用寿命[1]。

2 热设计的基础电子设备的热设计应根据所要求的设备可靠性和分配给每个器件的失效率，利用元器件应力分析预计法，确定元器件的最高允许工作温度和功耗，使热设计满足可靠性的要求；另外，充分考虑设备预期工作的热环境，包括环境温度和压力的极限值、变化率、太阳或周围其他物体的辐射热载荷、可利用的热沉状况以及冷却剂的种类、温度、压力和允许的压降等。

最后，热设计还应符合相关的标准和规范规定的要求[2]。

3 冷却技术应用的条件目前冷却方法分为直接冷却、间接冷却（即把内部的热源导到散热片上）、蒸发冷却、自然冷却（包括导热、自然对流、辐射换热）、热管传热、强迫冷却（强迫风冷和强迫液体冷却）等[3]。

3.1 当温升条件为40℃时，不同冷却方法带来的热流密度和体积功率密度值如图1和图2所示。

3.2 温升要求不同的各类设备冷却，可参照热流密度和温升的要求（图3）进行选择。

3.3 冷却方法案例所示功耗为300 W的电子组件，将其装在机柜里，放在正常室温的空气中，分析对此机柜采用特殊冷却措施的具有不必要性，且可将机柜体积进行适当缩减。

功率器件热设计及散热计算当前，设备的主要失效形式就是热失效。

据统计，电子设备的失效有55％是温度超过规定值引起的，随着温度的增强，电子设备的失效率呈指数增长。

所以，功率器件热设计是电子设备结构设计中不行忽视的一个环节，挺直打算了产品的胜利与否，良好的热设计是保证设备运行稳定牢靠的基础。

功率器件热性能的主要参数功率器件受到的热应力可来自器件内部，也可来自器件外部。

若器件的散热能力有限，则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度升高及结温上升，使得器件牢靠性降低，无法平安工作。

表征功率器件热能力的参数主要有结温柔热阻。

器件的有源区可以是结型器件(如晶体管)的PN结区、场效应器件的沟道区，也可以是的蔓延或薄膜电阻等。

当结温Tj高于周围环境温度Ta 时，热量通过温差形成蔓延热流，由芯片通过管壳向外散发，散发出的热量随着温差(Tj-Ta)的增大而增大。

为了保证器件能够长久正常工作，必需规定一个最高允许结温 Tj max。

Tj max的大小是按照器件的芯片材料、封装材料和牢靠性要求确定的。

功率器件的散热能力通常用热阻表征，记为Rt，热阻越大，则散热能力越差。

热阻又分为内热阻和外热阻：内热阻是器件自身固有的热阻，与管芯、外壳材料的导热率、厚度和截面积以及加工工艺等有关；外热阻则与管壳封装的形式有关。

普通来说，管壳面积越大，则外热阻越小。

金属管壳的外热阻显然低于塑封管壳的外热阻。

当功率器件的功率耗散达到一定程度时，器件的结温上升，系统的牢靠性降低，为了提高牢靠性，应举行功率器件的热设计。

功率器件热设计功率器件热设计主要是防止器件浮现过热或温度交变引起的热失效，可分为器件内部芯片的热设计、封装的热设计和管壳的热设计以及功第1页共4页。

电子芯片散热技术的研究现状及发展前景一、本文概述随着电子科技的飞速发展，电子芯片作为现代电子设备的核心部件，其性能不断提升，集成度日益增高，导致芯片在工作过程中产生的热量也大幅增加。

因此，电子芯片散热技术的研究与应用显得尤为重要。

本文旨在全面综述电子芯片散热技术的当前研究现状，并探讨其未来的发展前景。

文章首先回顾了电子芯片散热技术的发展历程，介绍了传统的散热技术以及近年来新兴的散热技术，如液冷散热、热管散热、散热片等。

随后，文章重点分析了当前散热技术在应用中存在的挑战和问题，如散热效率、成本、可靠性等方面的不足。

在此基础上，文章探讨了散热技术的创新方向，包括新材料、新工艺、新结构等方面的研究与应用。

文章展望了电子芯片散热技术的发展前景，认为随着科技的不断进步，未来的散热技术将更加高效、环保、智能。

随着5G、物联网等新技术的不断涌现，电子芯片散热技术将面临更多的挑战和机遇。

因此，深入研究和发展电子芯片散热技术，对于推动电子科技的持续进步具有重要意义。

二、电子芯片散热技术现状分析随着电子科技的飞速发展，电子芯片的性能不断提升，其集成度越来越高，工作频率越来越快，这直接导致了芯片内部产生的热量日益增加。

因此，电子芯片散热技术的研究与应用变得尤为重要。

当前，电子芯片散热技术主要面临两大挑战：一是如何在有限的空间内实现高效散热，二是如何降低散热系统自身的能耗。

目前，常见的电子芯片散热技术主要包括自然散热、风冷散热、液冷散热以及相变散热等。

自然散热主要依赖芯片自身材料的热传导性能，适用于低功耗、低发热量的芯片。

然而，对于高性能芯片来说，自然散热往往难以满足散热需求。

风冷散热是通过风扇强制对流来降低芯片温度，其结构简单、成本较低，但散热效率有限，且在高负荷运行时噪音较大。

液冷散热则利用液体的高导热性能，通过循环流动将热量带走，散热效率较高，但系统复杂度较高，成本也相对较高。

相变散热则利用物质在相变过程中吸收或释放大量热量的特性，实现高效散热，但其技术难度较大，成本也较高。

大功率mos管水冷散热设计方案概述1. 引言1.1 概述大功率MOS管作为一种常见的功率开关器件，广泛应用于电力电子领域，其散热问题一直是制约其稳定性和可靠性的主要因素之一。

传统的散热方式主要采用风冷散热或散热片散热，但随着功率需求的不断增加以及器件尺寸的减小，这些传统散热方案已经无法满足高功率MOS管的热量排放需求。

因此，本文提出了一种新颖而有效的水冷散热设计方案来解决这一问题。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行论述。

引言部分介绍了大功率MOS管水冷散热设计方案的概述和背景意义。

正文部分将对现有散热设计方案进行分析与评价，并提出水冷散热设计方案的可行性和优势。

接下来，我们将详细讨论水冷散热设计方案的细节，包括散热材料选择与参数设定、水路设计与流体动力学分析、系统冷却效果评估及优化方法等。

在实施与实验结果分析部分，我们将介绍如何制造大功率MOS管水冷散热系统原型，并进行实验测试以得出实验结果，并对结果进行分析和对比总结。

最后，在结论部分，我们将总结全文并给出进一步的展望。

1.3 目的本文的目的是通过对大功率MOS管水冷散热设计方案进行详细研究和探讨，提供一种可行且高效的散热解决方案，以改善大功率MOS管散热问题。

通过比较传统的风冷散热或散热片散热方式和水冷散热设计方案之间的差异，我们将验证水冷散热方案在提高MOS管稳定性、降低温度、减少体积等方面的优势。

希望本文能够为相关领域提供有价值的参考和指导，并促进大功率MOS管水冷散热技术的应用与发展。

2. 正文：2.1 大功率MOS管水冷散热的背景与意义大功率MOS 管是电子设备中常用的高频功率放大器元件，其工作时会产生较多的热量。

对于散热不佳的MOS 管而言，温度过高会导致其性能下降、寿命缩短甚至损坏。

因此，针对大功率MOS 管进行有效散热设计具有重要意义。

2.2 现有散热设计方案的分析与评价目前市面上存在多种不同的散热设计方案用于大功率MOS 管，如风扇散热、铝板式散热器等。

安全级DCS机柜散热设计方法研究陈伟;刘明星;吴霄【摘要】机柜热设计是整个机柜设计中的重要组成部分,合理的热设计方法能够减少设计过程中的重复校核工作,准确找出设计中的薄弱或者不合理的环节并及时进行设计修改.该文将传统的理论计算方法与最新的仿真计算方法相结合,介绍了机柜的整套热设计方法.工程实践表明该设计方法合理有效.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2018(025)012【总页数】5页(P76-80)【关键词】安全级DCS;机柜散热设计;仿真计算【作者】陈伟;刘明星;吴霄【作者单位】中国核动力研究设计院设计所仪控生产部,成都610213;中国核动力研究设计院设计所仪控生产部,成都610213;中国核动力研究设计院设计所仪控生产部,成都610213【正文语种】中文【中图分类】TL3620 引言机柜良好的散热能力，意味着机柜中的设备具有良好的运行环境。

目前安全级DCS电气机柜的散热设计的方式大多采用传统的理论计算和行业经验进行设计。

设计过程中难免会出现裕量过大或者不足的问题，安全级DCS对设备的要求较高，而传统的试验方式又难以提前发现设计过程中的风险项，如果进行反复试验整改将会提高研发成本。

为实现安全级DCS机柜热设计的科学性、合理性及经济性，可以采用传统理论计算与仿真计算相结合的方式对机柜进行科学的热设计。

传统的理论计算主要用于对机柜的散热进行预设计，包括风道布置，风扇选型等，而仿真计算主要用于校核机柜风道设计以及风扇流量的合理性、查找设计中的薄弱环节以及计算关键点的温度值，并通过仿真计算结果对设计进行改进。

本文根据NASPIC平台安全级机柜的设计要求开展机柜的散热设计，并按照设计要求进行了散热性能的校核。

1 设计输入根据上层需求，机柜的尺寸为800mm×800mm×2200mm（宽×深×高），柜内的功耗不超过1000W，机柜工作时，进出风口的温差不超过15℃，同时柜内设备能够满足在25℃和55℃环境条件下能够正常工作。

用Icepak热分析软件对散热器进行热设计陈斯文;吕梦琴;吴洁【摘要】散热器广泛用于电子产品的热设计,用于改善散热能力.散热器的传热方式包括3种:结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热.选择散热器材料时除考虑热设计外还要兼顾抗冲击和振动的结构设计.论述了散热器的设计方法,用Icepak CFD热分析软件进行热设计的步骤包括建立模型、加载边界条件、检查结果等.优化时观察产品的最高温度数值,对肋片散热器肋片厚度、肋片数量进行优化,使产品的温度最低.为了验证仿真的正确性,进行了试验测试,仿真数据与实验数据一致.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2015(038)006【总页数】5页(P113-116,120)【关键词】温度;散热器;热设计【作者】陈斯文;吕梦琴;吴洁【作者单位】海军驻南京地区电子设备军事代表室,南京210039;中国电子科技集团公司第55研究所,南京210016;江西机电职业技术学院,南昌33013【正文语种】中文【中图分类】TN030 引言随着电子元器件功率密度的不断增加、设备的小型化发展，温度已经成为影响其可靠性的主要因素。

电子设备不断向高功率、高密度的方向发展，如果高功耗元器件的热量不能及时散发出去，会导致电子设备可靠性降低，这就要求对工作温度有较高要求的电子设备进行结构热设计［1］。

为了改善散热性能，通常采用散热器传热。

传统的散热器设计方法是首先进行理论计算，再借鉴工作经验略加改进，基本沿用旧的结构。

这样的散热器结构往往体积大、质量重、散热效果差。

用Icepak 软件设计的散热器体积、质量、散热均改善，研制周期短，可靠性高。

1 散热器的传热方式散热器的传热方式包括3种：结构内部的导热传热、与周围空气的对流传热、辐射传热。

导热传热存在于固体、液体和气体中，但是导热机理不相同。

金属导体中靠自由电子的运动，非导电固体中靠晶格结构的振动；液体中主要靠弹性波的作用；气体导热是由于气体分子互相碰撞引起的。

电子产品有效的功率输出要比电路工作所需输入的功率小得多。

多余的功率大部分转化为热而耗散。

当前电子产品大多追求缩小尺寸、增加元器件密度，这种情况导致了热量的集中，因此需要采用合理的热设计手段，进行有效的散热，以便产品在规定的温度极限内工作。

热设计技术就是指利用热的传递条件，通过冷却措施控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在产品所在的工作条件下，以不超过规定的最高温度稳定工作的设计技术。

一、电子产品热设计的目的电子产品在工作时会产生不同程度的热能，尤其是一些功耗较大的元器件，如变压器、大功率晶体管、电力电子器件、大规模集成电路、功率损耗大的电阻等，实际上它们是一个热源，会使产品的温度升高。

在温度发生变化时，几乎所有的材料都会出现膨胀或收缩现象，这种膨胀或收缩会引起零件间的配合、密封及内部的应力问题。

温度不均引起的局部应力集中是有害的，金属结构在加热或冷却循环作用下会产生应力，从而导致金属因疲劳而毁坏。

另外，对于电子产品而言，元器件都有一定的工作温度范围，如果超过其温度极限，会引起电子产品工作状态的改变，缩短使用寿命，甚至损坏，导致电子产品不能稳定、可靠地工作。

电子产品热设计的主要目的就是通过合理的散热设计，降低产品的工作温度，控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在所处的工作环境温度下，以不超过规定的最高允许温度正常工作，避免高温导致故障，从而提高产品的可靠性。

二、电子产品散热系统简介热传递的三种基本方式是传导、对流和辐射，对应的散热方式为：传导散热、对流散热和辐射散热。

典型的散热系统介绍如下：（1）自然冷却系统自然冷却系统是指电子产品所产生的热量通过传导、对流、辐射三种方式自然地散发到周围的空气中（环境温度略微升高），再通过空调等其他设备降低环境温度，达到散热的目的。

此类散热系统的设计原则是：尽可能减少传递热阻，增加产品中的对流风道和换热面积，增大产品外表的辐射面积。

自然冷却是最简单、最经济的冷却方法"旦散热量不大，一般用于热流密度不大的产品中。