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各位好!关于车载CD散热问题,主要是散热片的设计:- K( P5 ]- ^2 R9 `5 Z
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?
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散熱片的設計的一般原則1 B6 Z. _9 S' d9 O3 q! o8 E
1. 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2 Y7 A Q9 g/ s& n0 l
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,
; `6 V% ~ e0 `+ \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$ s+ j1 R t" o* 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2 }6 Y# J# p6 k* Z ^# k
包絡體基的關係如下式所示。
; r2 E! }8 K# ]4 }LogV=1.4xlogW-0.8(Min 1.5cm3)2 E( t! g& E+ y. d3 x1 F
圖四 包絡體積示意圖4 ^6 a! E$ q" w3 H
圖五 包絡體積和輸入功率的關係
7 j2 [) O! N4 z! K" C; O2. 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
6 U. v) X8 A9 I4 H' J2 w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
0 W% A- D! ^8 ?9 j8 o/ S8 j; D- x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
/ T! [, u( Z W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9 I7 b" w( _) G7 ?0 P/ q
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1 m a V' t! R% x8 A M0 b1 d
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:
% G1 f0 y% y% f3 @1 [: D" Ct=7xlogW-6 (min 2mm)
: [9 w+ I+ y7 r& e* x$ ~圖六 底部之厚度關係
+ U* G- J* i5 y2 S$ W/ J2 P此處肉厚重要
2 h9 U/ {' v7 Y; U1 i j熱源; `# S2 w% X8 P5 k
向遠處底部肉厚減少) s U; A& m! b( \6 G
圖七 底部厚度和輸入功率的關係- W' @1 a s' M7 \
3. 鰭片形狀:% C# ~% \% K7 s; o, H9 n
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
% {- t1 `; U2 _) w# a高,對流的產生6 @6 N: z; B6 v x" o" D
(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9 K# J/ j( u4 S
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: `' k6 J- Y! p' z5 V) x
4mm 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( W% t& p, f! w8 k4 H* K. D
散熱片面積。
|" d5 y1 K. g7 ~7 d/ T鰭片間格變狹窄-自然對流發生減低,降低散熱效率。4 I$ D& X8 P/ A3 J+ p, p Z9 v* t4 a
鰭片間格變大-鰭片變少,表面積減少。: H0 o: L+ S7 |1 p
(2) 鰭片角度 鰭片角度約三度。
$ h1 q V. P+ A. A9 \! a2 E圖八 鰭片形狀- x1 f! L4 b% I$ t2 m6 L5 z! R
T(mm) 2~4 4~6 6~8 8~10 10 以上8 b( [/ h7 _" I! S4 r" b
t(mm) 1.5 2 2.5 3 4
7 s/ S: u. \- k% ]3 L9 Dh(mm) 6 以上8 以上8 以上10 以上10 以上 R9 X6 h" ?1 W0 X4 \# p ]9 Z
表三 鰭片形狀參考值
1 J# D V% \0 ?1 Z2 Y0 D4以上t9 S, F+ ]6 f" H7 S& r1 W9 Z
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8 t4 Q' `; S0 A T0 V4 ~* {h T2 R C/ {0 ]: s$ p
(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. _2 I' N- c5 h1 @7 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
6 `" O0 h$ `5 S3 U1 }) ]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0 h0 m: H6 i& Z8 p! T
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: x3 l- S: ~+ S# [ U/ P& w' s
生。因此鰭片長度需保持一定才能產生效果。. T, Q1 q5 y, W
鰭片變薄-鰭片傳熱到頂端能力變弱
9 N( ]* U. Y* J' o鰭片變厚-鰭片數目減少(表面積減少)$ L: U( U3 H; {. Y$ e+ j$ s. w$ s
鰭片增高-鰭片傳到頂端能力變弱(體積效率變弱)6 S7 [; }. Y" V! r: W5 H
鰭片變短-表面積減少; S' A+ z) s4 N$ r* l$ p
4. 散熱片表面處理:
) B- }6 K M: a散熱片表面做耐酸鋁(Alumite)或陽極處理可以增加輻射性能而8 |- @9 g) z/ a
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+ c4 y+ Z8 B- a0 R- {- i h
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- X- l: R0 J5 R' N; ?
造成空氣層的阻礙,降低效率。
/ q) X! S# e5 e& u c0 |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. Y& c; n" v- {- {% S. }: v; m
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
6 v0 [. Q6 [, c5 z8 E! P$ E的分析模擬。 |
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