5.6 散热器的选择与设计 5.6.1散热器需采用的强迫冷却方式的判别 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。

5.6.2 强迫风冷散热器的设计要点 5.6.2.1在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。

5.6.2.2 增加散热器的齿片数。目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。对能够提供足够的集中风冷的场合，可采用真空钎焊、锡焊、铲齿或插片成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。

5.6.2.3采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。

5.6.2.4 当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。

  图9 散热器基板厚度与热阻的关系曲线 图10 不同通风条件下散热器的最佳齿间距

5.6.2.5 散热器基板厚度对散热器的热容量及散热器热阻有影响，太薄热容量太小，太厚热阻反而增加，图9表示出了基板厚度的最佳范围。对分散式散热来讲，基板厚度一般为3-6mm为最佳。 5.6.2.6散热器齿间距的确定：散热器齿间距的大小与风速有较大的关系，不同通风条件，其最佳的齿间距是不一样的，图10表示出了常见通风风速下最佳的齿间距。 5.6.2.7 散热器齿片厚度的确定：不同的齿片厚度，其对应的齿间距是不一样的，如图11所示。 图11表示出了不同齿厚对应的最佳齿间距。 5.6.2.8 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小按表3进行成本确定。 表3 不同冷却条件下对应的散热器体积热阻

冷却条件 散热器体积热阻 ℃－cm3/W 自然冷却 500-800 1.0m/s(200CFM) 150-250 2.5m/s(500CFM) 80-150 5.0m/s(1000CFM) 50-80  

注意：表2只能作为初选散热器的参考，不能用它来计算散热器的热阻，散热器的实际热阻需按附录A提供的方法计算。

5.6.2.9一定的冷却体积及流向长度下，按表4确定散热器齿片最佳间距的大小 表4 不同冷却条件及流向长度与散热齿片最佳齿间距的关系

冷却条件 流向长度(mm) 75 150 225 300 自然冷却 6.5 7.5 10 13 1.0m/s(200) 4.0 5.0 6.0 7.0 2.5m/s(500) 2.5 3.3 4.0 5.0 5.0m/s(1000) 2.0 2.5 3.0 3.5

5.6.2.10 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率 如表5所示，尽可能选用成型简单的工艺以降低散热器的加工成本。 5.6.2.11 散热器的表面处理

 安装元器件的散热器表面的光洁度Ra≤1.6μm，平面度小于0.1mm。  安装元器件的散热器表面不能进行拉丝处理。  散热器表面原则上不需要任何表面处理，因为进行表面处理对热性能的改善贡献较小，而成本增加确实显著的。 表5 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率

散热器成型方法 传热效率，％ 成本参考 冲压件/光表面散热器 10－18 低 带翅片的压铸散热器/常规铝型材 15－22 较低 铲齿散热器 25－32 较高 小齿间距铝型材 45－48 高 针装散热器/钎焊/锡焊/铲齿/插片成型散热器(冷板散热器) 78－90 很高  

5.6.3 风冷散热器的辐射换热考虑 一般情况下，如果物体表面的温度低于50℃，可忽略颜色对辐射换热的影响。因为此时辐射波长相当长，处于不可见的红外区。而在红外区，一个良好的发射体也是一个良好的吸收体，发射率和吸收率与物体表面的颜色无关。

对于强迫风冷，由于散热表面的平均温度较低，一般可忽略辐射换热的贡献。

5.6.4 海拔高度对散热器的设计要求 海拔高度对强迫风冷影响的机理是由于随着海拔高度的增加，空气密度减小，空气分子间碰撞的概率降低，对流换热能力减弱。同样，强迫对流换热随海拔高度的变化最终体现在对流换热系数的变化上，美国军用标准规定，低于5000米以下的高空，如果忽略空气温度的变化，可按(8)式计算海拔高度对强迫风冷换热影响的强弱。

hc(高空)＝hc(海平面)(p高空/p海平面)0.8..........................................(8)

hc(高空)，hc(海平面)－分别为高空及海平面的强迫风冷对流换热系数，W/m.k

p高空，p海平面－分别为高空及海平面的空气压力，帕斯卡

5.6.5 散热器散热量计算的经验公式 表6 强迫风冷时对流换热系数的计算方法

层流(Ra105) hc＝(1.1-1.4) λ空气 0.66Ref 0.5/L hc＝(1.1-1.4) λ空气 0.032Ref 0.8/L  

为了简化计算，忽略散热器的导热热阻，即假设模块的热量能够均匀传递到散热器的各表面，此时计算出的散热量为模块的最大散热量：

Q＝hc³F对流³△t³η……………………………………(9)

hc-----自然对流换热系数，w/m2.k

△t---散热器台面允许温升，℃

η---散热器齿片效率(%)

对直齿肋：

η=th(mb)/(mb)..................................(9-1)

m=(2 hc/λδ0)0.5...............................(9-1-1)

δ0：肋片根部厚度(m)

b: 肋高(m)

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