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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:3 ~4 y( J' G$ \4 l+ h! j" R& ]2 u ^
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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9 Z. e3 I F( m: C散熱片的設計的一般原則2 I. L, x0 d- w/ L2 _5 X$ c7 F
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
* `9 {$ @' z+ e' w4 o% 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,
. e- F1 ~+ d4 `) {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
/ p( D+ n% s; m/ C+ C+ Q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
( l. _ R4 k1 R4 ~) P包絡體基的關係如下式所示。2 _6 p" W, G& s$ `
LogV=1.4xlogW-0.8(Min 1.5cm3)
( `2 D B4 j/ D8 H/ Z圖四 包絡體積示意圖# C) [/ ~- N1 L
圖五 包絡體積和輸入功率的關係
' X. @, ~9 s$ u* w r# s2. 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% u, J* `% ~ ^3 u( {
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
& x$ S/ `9 }% N7 E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
) i) g. b* a) t- U1 D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% O' ^# q( W* ^2 _; F2 D
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
2 n, l, U3 ^* Y% v! H4 k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:
0 j$ K: J9 B& v0 H% Ct=7xlogW-6 (min 2mm)
, c6 J2 S: Y. C4 |- M. ?4 Z9 T1 L4 r圖六 底部之厚度關係
# e1 S, E" T/ G! |( ` g此處肉厚重要! m I3 v w$ c/ m P
熱源) l0 ]3 ^7 n$ h2 t2 ^/ E e# d
向遠處底部肉厚減少
# f; D* F" ^5 g/ H e圖七 底部厚度和輸入功率的關係
# u8 G# X0 {) Z/ e. P6 }% r% \9 j3. 鰭片形狀:
9 f% \3 s8 @% h8 p4 {% V6 ^4 q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- R/ R5 @! o% _7 L
高,對流的產生( y9 t' S! y6 j! J5 o
(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 e6 o# m- g* s- |0 x/ N
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( ^6 g0 f, |$ Z; B+ g, t
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
3 Q4 H7 E% K2 z7 z, }& i) k3 Q- {! h散熱片面積。
$ t8 \5 _. R7 J鰭片間格變狹窄-自然對流發生減低,降低散熱效率。1 F) l3 p* p6 t5 D8 J" l2 Q
鰭片間格變大-鰭片變少,表面積減少。
8 v3 _% c# p! `6 T n(2) 鰭片角度 鰭片角度約三度。- X8 X* J, D" m% @8 [
圖八 鰭片形狀
( e& m9 t+ l0 `1 X8 {T(mm) 2~4 4~6 6~8 8~10 10 以上* I* Z/ I9 t2 i6 _& `9 Y: b
t(mm) 1.5 2 2.5 3 4* X" g6 U0 i8 M, a# c5 X: b
h(mm) 6 以上8 以上8 以上10 以上10 以上: n- a2 t5 c" c7 s0 Z2 l/ n, A
表三 鰭片形狀參考值
8 M! W8 d" f: j j8 N4以上t3 d1 R! X, r1 [4 r6 ?3 `3 z" u$ m
30/ [$ Z/ j4 I+ W& ?9 r' k
h T
1 G0 Y1 \' w! Z6 U; t8 p8 Z(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
9 U% x# K3 z) a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- m4 z* V& ?; ~
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: F1 E) C) u! g, Q6 N2 X
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$ d h7 x1 Y; o- |9 l- R
生。因此鰭片長度需保持一定才能產生效果。
4 L ~6 }$ f1 l- J鰭片變薄-鰭片傳熱到頂端能力變弱2 z; p& M0 F9 O) G4 D% K- g' R
鰭片變厚-鰭片數目減少(表面積減少)0 I- b* \, s5 x' h. S
鰭片增高-鰭片傳到頂端能力變弱(體積效率變弱)' _- f2 T9 j) s5 V$ @
鰭片變短-表面積減少
% s+ E( ]+ v$ {4. 散熱片表面處理:
4 S- J% Q7 J# E- X# Y散熱片表面做耐酸鋁(Alumite)或陽極處理可以增加輻射性能而
Y) [7 N; J' e6 t1 F& s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。) p% a% V! M. G/ d8 _" u Z+ R
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7 W8 s, i9 \8 \% B
造成空氣層的阻礙,降低效率。
5 t1 I* q# I1 _* R+ H' e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
* C3 d# \+ ?9 o% j1 I' e5 S! }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CFD9 ]4 E5 f: Q/ H
的分析模擬。 |
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