中心議題：

• 產生熱量的原因
• 熱設計的一些基本原則

• 輻射、傳導和對流散熱介紹
• 產品散熱實際計算

在zai電dian子zi設she備bei廣guang泛fan應ying用yong的de今jin天tian。如ru何he保bao證zheng電dian子zi設she備bei的de長chang時shi間jian可ke靠kao運yun行xing，一yi直zhi困kun擾rao著zhe工gong程cheng師shi們men。造zao成cheng電dian子zi設she備bei故gu障zhang的de原yuan因yin雖sui然ran很hen多duo，但dan是shi高gao溫wen是shi其qi中zhong最zui重zhong要yao的de因yin素su
，溫wen度du對dui電dian子zi設she備bei的de影ying響xiang高gao達da60％。jianhuasanrechulishiweishidianyuanbianhuanqimokuaidianyuandezhongyaotedianzhiyi。youyubianhuanqidexiaolvhengao，chanshengderelianghenxiao，bingcaiyongchaoboxingfengzhuang，tigonglefangbiananzhuanghediangelidesanrejiemian。caiqushidangdesanrecuoshi，keyigaishanbianhuanqidegongzuotiaojian
，tigaoxitongdepingjunwuguzhangshijian（MTBF），縮小變換器模塊的體積，並且還能延長使用壽命、降低成本。下麵介紹偉仕電源變換器模塊有效的散熱方法。

產生熱量的原因

mokuaidianyuanbingfeiquanbushurunengliangdoukebianhuanchengshuchunengliang，yibufenshurudiannengjiangzaibianhuanqizhongbianchengrenengsunhaodiao。bianhuanqideshuchugonglvyushurugonglvzhibichengweibianhuanqidexiaolv。xiaolvshibianhuanqizuijibendepinzhiyinshu，tanenggouyonglaibiaoshibianhuanqishuchugonglvyugonghaodezhijieguanxi。gusuanlengqueyaoqiushi
，shouxianyinggenjubianhuanqixiaolvjisuanchuzaizuichaqingkuangxiadegonghaoheyuqidefuzaigonglv。weishidianyuanbianhuanqishimuqianxiaolvzuigaodebianhuanqizhiyi，xinxingmokuaidemanzaishixiaolvkedadao90%以上。

熱設計的一些基本原則

1、從有利於散熱的角度出發，印製版最好是直立安裝
，板與板之間的距離一般不應小於20mm
2、同一塊印製板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處）
，發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管

、大規模集成電路等）放在冷卻氣流最下遊。
3、在水平方向上，大功率器件盡量靠近印製板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑
；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印製板上方布置

，以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響。
4

、對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域（如設備的底部），千萬不要將它放在發熱器件的正上方，多個器件最好是在水平麵上交錯布局。
5、shebeineiyinzhibandesanrezhuyaoyikaokongqiliudong，suoyizaishejishiyaoyanjiukongqiliudonglujing，helipeizhiqijianhuoyinzhidianluban。kongqiliudongshizongshiquxiangyuzulixiaodedifangliudong，suoyizaiyinzhidianlubanshangpeizhiqijianshi，yaobimianzaimougequyuliuyoujiaodadekongyu。zhengjizhongduokuaiyinzhidianlubandepeizhiyeyingzhuyitongyangdewenti。

散熱的方法
熱能從高溫區傳遞到低溫區的基本方式有三種：輻射
、傳導和對流。
    輻射：不同溫度的兩個物體間熱量的電磁傳遞。
    傳導：熱量通過固體介質的傳遞。
    對流：熱量通過流體介質（空氣）的傳遞。
zaigezhongshijiyingyongzhong
，suoyousanzhongreliangchuandidefangshidouyoubutongchengdudezuoyong。zaidabufenyingyongzhong，duiliushizuizhuyaodereliangchuandifangshi
，ruozaijiashanglingwailiangzhongsanrefangshi,效果更佳。但在某些情況下



，這兩種方式也可能帶來反效果。因此，設計優良的散熱係統時，所有三種熱量傳遞方式都應當認真考慮。

 1、輻射散熱
當兩個不同溫度的介麵相對時，將產生熱量的連續輻射傳遞。輻射對個別物體溫度的最終影響決定於許多因素：各部件的溫度差
、有關部件的方位、部(bu)件(jian)表(biao)麵(mian)的(de)光(guang)潔(jie)度(du)以(yi)及(ji)彼(bi)此(ci)的(de)間(jian)隔(ge)等(deng)。由(you)於(yu)很(hen)難(nan)把(ba)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)量(liang)化(hua)，加(jia)上(shang)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)本(ben)身(shen)的(de)輻(fu)射(she)式(shi)能(neng)量(liang)交(jiao)換(huan)的(de)影(ying)響(xiang)
，因(yin)此(ci)計(ji)算(suan)輻(fu)射(she)對(dui)溫(wen)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)很(hen)複(fu)雜(za)

，而(er)且(qie)很(hen)難(nan)精(jing)確(que)。

偉仕電源變換器模塊實際應用中，不可能單依靠輻射式散熱作為轉換器的冷卻方法。在大部分情況下，輻射隻能散去總熱量的10%或(huo)以(yi)下(xia)，因(yin)此(ci)
，輻(fu)射(she)散(san)熱(re)通(tong)常(chang)隻(zhi)能(neng)作(zuo)為(wei)主(zhu)要(yao)散(san)熱(re)方(fang)式(shi)以(yi)外(wai)的(de)一(yi)種(zhong)輔(fu)助(zhu)手(shou)段(duan)，並(bing)且(qie)熱(re)設(she)計(ji)時(shi)通(tong)常(chang)也(ye)不(bu)考(kao)慮(lv)它(ta)對(dui)模(mo)塊(kuai)溫(wen)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，通(tong)常(chang)變(bian)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)的(de)溫(wen)度(du)都(dou)高(gao)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)，因(yin)此(ci)
，輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)傳(chuan)遞(di)有(you)助(zhu)於(yu)散(san)熱(re)。但(dan)是(shi)

，在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)
，模(mo)塊(kuai)附(fu)近(jin)一(yi)些(xie)熱(re)源(yuan)（功率器件板
，大功率電阻等）的溫度比模塊的溫度更高，這些物體的熱輻射將反而會使模塊的溫度升高。

在zai散san熱re設she計ji中zhong，應ying根gen據ju熱re輻fu射she可ke能neng產chan生sheng的de影ying響xiang
，合he理li安an排pai變bian換huan器qi模mo塊kuai周zhou圍wei元yuan件jian的de相xiang對dui位wei置zhi。當dang發fa熱re元yuan件jian靠kao近jin變bian換huan器qi模mo塊kuai時shi，為wei了le減jian弱ruo輻fu射she的de加jia熱re效xiao應ying，在zai模mo塊kuai和he發fa熱re元yuan件jian之zhi間jian應ying插cha入ru隔ge熱re板ban。[page]

2、傳導散熱
在(zai)大(da)部(bu)分(fen)應(ying)用(yong)中(zhong)，模(mo)塊(kuai)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)將(jiang)從(cong)基(ji)板(ban)傳(chuan)導(dao)到(dao)散(san)熱(re)器(qi)或(huo)導(dao)熱(re)元(yuan)件(jian)上(shang)。但(dan)是(shi)在(zai)基(ji)板(ban)和(he)導(dao)熱(re)元(yuan)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian)上(shang)將(jiang)產(chan)生(sheng)溫(wen)度(du)差(cha)，這(zhe)種(zhong)溫(wen)度(du)差(cha)必(bi)須(xu)加(jia)以(yi)控(kong)製(zhi), rezuchuanlianzaisanrehuiluzhong，jibandewenduyingweijiechumiandewenshenghedaoreyuanjiandewenduzhihe。ruguobujiakongzhi
，jiechumiandewenshenghuitebiemingxiande。jiechumiandemianjiyingjinkenengdayixie
，bingqiejiechumiandepinghuaduyingdangzai5密耳（0.005英寸）以內。為了消除表麵的凹凸不平，在接觸麵上應填充導熱膠或導熱墊。采取適當的措施後
，接觸麵的熱阻可降到0.1℃/W以下。隻有降低散熱熱阻(RTH)或降低功耗(Ploss)才能降低溫升，增加TAmax,電源的最大輸出功率跟應用環境溫度有關,影響參數包括損耗功率Ploss
、熱阻RTH和最高電源殼溫TC。xiaolvgaohesanrejiaojiadedianyuanwenshenghuijiaodi。zaibiaochenggonglvshuchushi
，tamendekeyongwenduhuiyouyuliang。xiaolvjiaodihuosanrejiaochadedianyuandewenshenghuijiaogao。tamenxuyaofenglenghuojiangeshiyong.

在許多應用中，變換器基板上的熱量要經導熱元件傳導到較遠的散熱麵上。這樣
，基板的溫度將等於散熱麵的溫度

、導熱元件的溫升及兩接觸麵的溫升之和。導熱元件的熱阻與其長度L成(cheng)正(zheng)比(bi)

，與(yu)其(qi)截(jie)麵(mian)積(ji)及(ji)導(dao)熱(re)率(lv)反(fan)比(bi)，選(xuan)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)材(cai)料(liao)和(he)截(jie)麵(mian)積(ji)，也(ye)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)導(dao)熱(re)元(yuan)件(jian)的(de)熱(re)阻(zu)。在(zai)安(an)裝(zhuang)空(kong)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)都(dou)允(yun)許(xu)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，應(ying)選(xuan)用(yong)熱(re)阻(zu)值(zhi)最(zui)小(xiao)的(de)散(san)熱(re)器(qi)。應(ying)當(dang)記(ji)住(zhu)，基(ji)板(ban)溫(wen)度(du)略(lve)微(wei)降(jiang)低(di)一(yi)點(dian)，平(ping)均(jun)無(wu)故(gu)障(zhang)時(shi)間(jian)（MTBF）就會顯著提高。
散熱片的製造材料是影響效能的重要因素，選擇時必須加以注意。目前加工散片所采用的金屬材料與常見金屬材料的熱傳導係數：

金屬材料	熱傳導係數
金	317W/mK
銀	429W/mK
銅	401W/mK
鐵	48W/mK
鋁	237W/mK
AA6061鋁合金	155W/mK
AA6063鋁合金	201W/mK
ADC12鋁合金	96W/mK
AA1070鋁合金	226W/mK
AA1050鋁合金	209W/mK

熱傳導係數的單位為W/mK
，即截麵積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文（1K＝1℃）時的熱傳導功率。     熱傳導係數自然是越高越好，但同時還需要兼顧到材料的機械性能與價格。熱傳導係數很高的金、銀
，由於質地柔軟、密度過大、及價格過於昂貴而無法廣泛采用；鐵則由於熱傳導率過低，無法滿足高熱密度場合的性能需要，不適合用於製作散熱片。銅的熱傳導係數同樣很高
，可礙於硬度不足、密度較大
、成本稍高、加jia工gong難nan度du大da等deng不bu利li條tiao件jian，在zai散san熱re片pian中zhong使shi用yong較jiao少shao

，但dan近jin兩liang年nian隨sui著zhe對dui散san熱re設she備bei性xing能neng要yao求qiu的de提ti高gao，越yue來lai越yue多duo的de散san熱re器qi產chan品pin部bu分fen甚shen至zhi全quan部bu采cai用yong了le銅tong質zhi材cai料liao。鋁lv作zuo為wei地di殼ke中zhong含han量liang最zui高gao的de金jin屬shu，因yin熱re傳chuan導dao係xi數shu較jiao高gao、密度小
、價格低而受到青睞；但(dan)由(you)於(yu)純(chun)鋁(lv)硬(ying)度(du)較(jiao)小(xiao)，在(zai)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)中(zhong)通(tong)常(chang)會(hui)摻(chan)加(jia)各(ge)種(zhong)配(pei)方(fang)材(cai)料(liao)製(zhi)成(cheng)鋁(lv)合(he)金(jin)
，寄(ji)此(ci)獲(huo)得(de)許(xu)多(duo)純(chun)鋁(lv)所(suo)不(bu)具(ju)備(bei)的(de)特(te)性(xing)，而(er)成(cheng)為(wei)了(le)散(san)熱(re)片(pian)加(jia)工(gong)材(cai)料(liao)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。

各種鋁合金材料根據不同的需要，通過調整配方材料的成分與比例，可以獲得各種不同的特性，適合於不同的成形、加工方式，應用於不同的領域。上表中列出的5種不同鋁合金中：AA6061與AA6063具有不錯的熱傳導能力與加工性，適合於擠壓成形工藝
，在散熱片加工中被廣為采用。ADC12適合於壓鑄成形，但熱傳導係數較低，因此散熱片加工中通常采用AA1070鋁合金代替，可惜加工機械性能方麵不及ADC12。AA1050則具有較好的延展性，適合於衝壓工藝
，多用於製造細薄的鰭片。

3
、對流散熱

duiliusanreshiweishidianyuanbianhuanqichangyongdesanrefangfa，duiliutongchangfenweiziranduiliuheqiangzhiduiliuliangzhong。reliangcongfarewutibiaomianchuandidaowendujiaodidezhouweijingzhidekongqizhong
，chengweiziranduiliu
；熱量從發熱物體表麵傳遞到流動的空氣中，稱為強製對流。
自然對流的優點是容易實行、不需要風扇、成本較低
、而且散熱的可靠性很高。但是，與強製對流相比，為了達到相同的基板溫度，所需散熱器的體積較大。

自然對流散熱器設計還應注意以下幾點：
tongchangsanreqidouzhigeichuchuizhisanrepiandecanshu。shuipingsanrepiansanrexiaoguojiaocha。ruguoxushuipinganzhuang，yingdangshidangdizengjiasanreqidemianji，yekecaiyongqiangzhiduiliusanre。

ziranduiliudesanrexiaoguojuedingyureliangmidubianhuayinqidekongqiliusu。sanreqiderezuzhitongchangshizhisanrepianchuyumeiyourenhezhangaideqiliuzhongshiderezuzhi。ruguozhouweideqijianzuaikongqiliuguosanrepianshi，jiuyingdangxuanyongsanremianjigengdadesanreqi。zaizuieliedegongzuotiaojianxia
，ziranduiliusanrekenengbuqizuoyong
，wubishisanrepianwanquanbaoluzaizhouweidekongqizhong。

sanreqidechicunbubishoumokuaijibandexianzhi。sanreqidejibanmianjidayumokuaijiban，sanrexiaoguohuigengjia。lingwai，jigebianhuanqimokuaiyekeyizhuangdaotongyigesanreqishang
，cishi
，bunengzhikaolvmokuaidezonggonghao，yinweizaizuieliedegongzuotiaojianxia，ruguobianhuanqimokuaidegonghaochabiejiaoda，namejiukenengzaochengmouxiemokuaiguore。dangtongyigesanreqishangdeduogebianhuanqimokuaizhuangdaoyinshuadianlubanshangshi，wubixianbamokuailaoguanzhuangzaisanreqishang

，bingjianggeyinjiaolianjiehao，ranhouzaibagaizuhemokuaihanjiedaoyinshuadianlubanshang。ruguobixuzaianzhuangqianhanjie，weilezhengqipailie，yingxianliyonggudingwubagemokuaigudinghoucaihanjie。[page]

強製對流具有非常好的散熱效果。與自然對流散熱相比，采用適當的散熱器後，散熱器到空氣的熱阻可減小幾個數量級。
 qiangzhiduiliushibixucaiyongfengshan。zaixuduoshijiyingyongzhong，weilebaozhengdianyuanxitongdezhengtikekaoxingheanzhuangmidu，douyaoqiucaiyongfengshansanre。raner
，zaimouxieyingyongzhong，caiyongfengshanshiyidajinji。danggongzuohuanjingdekongqibuganjingshi
，bixucaiyonglvchenqi
，bingqieweilebaozhengsanrexiaoguo，lvxinxuyaodingqigenghuan。

產品散熱實際計算
在不同的應用中，電源模塊需要的散熱器熱阻可從下麵的等式計算出來，然後可根據熱阻從散熱器的資料冊中可以找到適當的散熱器
TC,max      電源最大的滿功率輸出殼溫
TA 工作環境溫度
電源工作效率
Pout電源輸出功率
 
 
例1：最高工作環境溫度為45℃

，空氣流速為400英尺/分鍾時，計算WDH150-48S05，150W，5V輸出模塊不帶散熱器時的最大輸出功率。
最高輸出功率=
Tmax=85℃
Ta=45℃
=2.64℃/W
η=90%(0.9)
最大輸出功率=
=136W(max)
例2：在自然對流條件下，當工作環境為55℃，輸出24V
、45W時，求出WDH50-48S24模塊所能承受的最大熱阻。
最大熱阻抗=
Tmax=100℃
Ta=55℃
Pout=45W
η=87%(0.87)
最大熱阻=
=6.69℃/W(min)
   
例3：空氣流速為200英尺/分鍾時，帶有0.45寸散熱器的WDH150-48S05模塊輸出為5V，130W時，計算模塊的溫升。
溫升=×Pout（ -1）
Pout=130W
=2.7℃/W
η=90%(0.9)
溫升=130×2.7（ -1）
=39℃