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[分享] 车载影音系统散热问题!

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发表于 2010-9-29 10:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位好!关于车载CD散热问题,主要是散热片的设计:
. m# q8 I2 d6 q+ a另外还有个问题需要向大家讨论,就是散热片及钣金的黑度对散热的影响到底有多大?一般黑色钣金都是有什么材料及表面处理?
& N: s' G( u* V5 x( ~+ ~, D
1 h: I0 v0 s. [2 a3 Q. ?9 l' ?$ A3 Y  X
散熱片的設計的一般原則
! i1 I% k# F2 s, ]; @8 f1. 包絡體積 以散熱片的設計而言,這裡介紹一個簡易的方法,也就是包絡1 y% U, l) s8 D( y- r
體積的觀念,所謂包絡體積是指散熱片所佔的體積,如果發熱功率大," ]2 ^+ l- F0 S( `/ ^4 X  D
所需的散熱片體積就比較大。散熱片的設計可就包絡體積做初步的設. r& @. Y- ^9 f% A1 E( x( h% p, f9 A
計,然後再就散熱片的細部如鰭片及底部尺寸做詳細設計。發熱瓦數和
, x1 [# p9 m/ n3 V包絡體基的關係如下式所示。
& U; `2 U: k$ h* L8 ^7 y( }LogV=1.4xlogW-0.8(Min 1.5cm3)
# Z7 K/ C6 o( O8 R$ j" _4 q1 ?圖四 包絡體積示意圖
6 U( D1 b. E' {! Q  I5 g& t圖五 包絡體積和輸入功率的關係
* y; w6 D' b( x# F7 Z2. 散熱片底部厚度:要使得散熱片效率增加,散熱片底部厚度有很大的影3 t1 B/ a, t1 \# _3 t. K
響,散熱片底部必須夠厚才能使足夠的熱能順利的傳到所有的鰭片,使: R2 V; ]2 C& y
得所有鰭片有最好的利用效率。然而太厚的底部除了浪費材料,也會造+ B+ T; y/ `( S# N1 A4 r
成熱的累積反而使熱傳能力降低。良好的底部厚度設計必須由熱源部分
" x' k) V: _$ v' L6 x- U厚而向邊緣部份變薄,如此可使散熱片由熱源部份吸收足夠的熱向周圍
, L3 e; l( a5 @. r1 ]較薄的部份迅速傳遞。散熱瓦數和底部厚度的關係如下式所示:3 ^8 Y8 r+ f9 ]6 U$ t  r
t=7xlogW-6 (min 2mm)7 g. H. i* \  m* e: T- @" m
圖六 底部之厚度關係
* p  ^! _( J: k( x7 G" p0 r, m; Y4 F此處肉厚重要9 B' X3 K% B0 P! {$ j( G
熱源
6 p) v0 K. g% q向遠處底部肉厚減少/ }) L1 N" A* h; }
圖七 底部厚度和輸入功率的關係
* Y' Q; ?! s* N- A3. 鰭片形狀:+ \, S& V$ O( [1 S9 g& m6 b( T( ]
散熱片內部的熱藉由對流及輻射散熱,而對流部分所佔的比例非常
7 g+ z" ~6 t) m" a高,對流的產生
& _3 a0 H+ k% w$ l3 N(1) 鰭片間格 在散熱片壁面會因為表面的溫度變化而產生自然對流,造2 Q& q+ C4 A7 q" X% _
成壁面的空氣層(邊界層)流,空氣層的厚度約2mm,鰭片間格需在
2 z# k/ t  M6 e& r) q2 }( \9 h4mm 以上才能確保自然對流順利。但是卻會造成鰭片數目減少而減少7 e9 T6 t2 Y" s; L2 ^- ]' o, O
散熱片面積。
. g" |- ~- c6 p) d鰭片間格變狹窄-自然對流發生減低,降低散熱效率。+ j; |' U7 I+ G7 Y1 n7 ^
鰭片間格變大-鰭片變少,表面積減少。
: j4 N: o& R2 r( Y8 u: I(2) 鰭片角度 鰭片角度約三度。
5 B3 h; |- m# M; r8 g$ ]4 W3 f圖八 鰭片形狀0 S' T/ H" L& l# F5 k; s2 s4 }" Q
T(mm) 2~4 4~6 6~8 8~10 10 以上$ R; P: d1 D% V
t(mm) 1.5 2 2.5 3 42 y4 k+ O  H4 @: T
h(mm) 6 以上8 以上8 以上10 以上10 以上
  ^( z" j5 x' O4 F6 l6 {1 b表三 鰭片形狀參考值5 r* t) u$ {2 r, `
4以上t
3 C+ ^' P1 {  V' [/ T; W; Z30
0 W- ~) t0 U, I7 `. n3 W, Mh T- j0 @. J' K4 s6 J
(3) 鰭片厚度 當鰭片的形狀固定,厚度及高度的平衡變得很重要,特別1 ~, J) q% o3 T: v& [3 C
是鰭片厚度薄高的情況,會造成前端傳熱的困難,使得散熱片即使體# j" A8 t! O. H$ h
積增加也無法增加效率。散熱片變短時,增加表面積會增加散熱效: T: V% O: k) C/ {
率,但也會使散熱片的體積減少而造成的缺點(熱容量減少)因而產3 P; Z3 F( [" K4 w
生。因此鰭片長度需保持一定才能產生效果。6 h" G2 |  V5 E5 q, F" y+ m1 e
鰭片變薄-鰭片傳熱到頂端能力變弱" v, B6 i! n' D+ m* T+ j& \, D2 \7 W
鰭片變厚-鰭片數目減少(表面積減少)1 U: u, B, o- v7 H4 l  t# F
鰭片增高-鰭片傳到頂端能力變弱(體積效率變弱)
0 O# Z' H: \6 S4 M. |, i/ s鰭片變短-表面積減少
! ~7 m: D3 a" ^8 N$ y' O4. 散熱片表面處理:
; [+ T# w; B2 `* ^, n0 o散熱片表面做耐酸鋁(Alumite)或陽極處理可以增加輻射性能而/ m, k5 F" y5 F
增加散熱片的散熱效能,一般而言,和顏色是白色或黑色關係不大。
( s" z1 ~4 A! Q* i. ]+ n表面突起的處理可增加散熱面積,但是在自然對流的場合,反而可能
( O8 V# `: Q) `/ ^( [+ F造成空氣層的阻礙,降低效率。+ `0 K( l( p+ j, l) A% O
上述之設計方式僅供散熱片設計之參考,實際散熱片設計時還需考慮與元
# p, h8 W) S# `& G+ P+ _/ Y件以及環境的配合,尤其是高效能散熱片的設計需配合實驗量測驗證以及CFD* S! v2 |2 G: l: Q; |& g7 O$ W( u
的分析模擬。
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