用于對(duì)比散熱器冷卻性能的一種計(jì)算方法

仲 華

(上海電氣富士電機(jī)電氣技術(shù)有限公司，上海 201199)

0 引言

產(chǎn)品升級(jí)換代是產(chǎn)品發(fā)展的客觀規(guī)律，在升級(jí)換代的過程中，既要滿足新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性，又要縮短升級(jí)換代的時(shí)間周期。作為一家生產(chǎn)工業(yè)逆變器的公司，在產(chǎn)品升級(jí)換代過程中，新產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

縮短新產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)的周期，利用理論計(jì)算公式和現(xiàn)有產(chǎn)品的實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出一種能夠快速類比不同散熱器冷卻性能的計(jì)算方法，對(duì)于快速完成散熱器外形尺寸確認(rèn)，縮短產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)周期是非常有幫助的。

1 計(jì)算散熱器溫升值

熱阻指的是當(dāng)有熱量在物體上傳輸時(shí)，在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值。單位為(K/W)或(℃/W)。散熱器的熱阻來評(píng)估特定應(yīng)用中散熱器性能是最常用方法。如圖1所示，散熱器的熱阻Rth乘以功率器件的耗散功率Q，再加上環(huán)境溫度Ta，可以確定裝置的外殼溫度Tc，如公式(1)所示。

Tc=Rth×Q+Ta

(1)

式中：Tc為外殼溫度(K)；Ta為環(huán)境溫度(K)；Rth為散熱器的熱阻(K/W)；Q為耗散功率(W)。

功率器件的外殼溫度Tc和環(huán)境溫度Ta的差值ΔTca就是從散熱器基板表面到散熱器底部空氣處的溫度差。ΔTca是由K1和K2兩部分的溫升疊加而成的，其中K1是散熱器基板表面開始向散熱器底部傳導(dǎo)的時(shí)候，因?yàn)樯崞骰骞腆w熱阻而上升的溫度；K2是指熱量從散熱器翅片傳導(dǎo)到空氣中時(shí)，由于散熱器翅片和流過散熱片翅片之間空氣的對(duì)流換熱熱阻而上升的溫度，如公式(2)所示。

ΔTca=Tc-Ta=K1+K2

(2)

式中：ΔTca為外殼溫度和環(huán)境溫度之間的差值(K)；……