过翼片以辐射和传导的方式传递到周边环境的。而对于水冷散热器来说,这一作用或多或少地是由具有特定结构的水通道来实现的。
由 Rthha=△T/Ptot=1/(αA) (40)
可得到 Q=αA△T=Ptot
式中:Q为散发的热量;
α为传导系数;
A为传热面积;
ΔT为与环境温度之间的温度差;
Ptot为需要带走的损耗;
Rthha为散热器的热阻。
如果采用较多的翼片,便可以增大传热面积,但前提是能够保证流体的顺畅流动,否则α会超比例下降。
从这一结论出发,自然冷却和强制冷却的优化条件便有所不同。
当功耗增加时,散热器温度增高,受热也就更加均匀。也就是说,有效热交换的面积在增加。
8.2 冷却装置的传热模型 在介绍功率模块的热性能时,等效热路中的散热器是由一个RC元件来描述的(Rthha,Zthha)。
然而,当功耗在t=0时刻从P=0跳跃到P=Pm时,散热器的动态热抗Zthha随时间t而变化的特性曲线显示出其具有多个时间常数。系统总热抗的特性曲线Zthha(t)可以通过将功率模块的热抗与模块一散热器的热抗相迭加而得到。
8.3 自然空冷(自然对流) 自然空冷多用于功耗低于50W的系统,以及不允许应用风扇或者器件的散热面积特别大的大功率系统。
一般来说,在自由对流时散热器的热阻往往大于功率模块的内部热阻。所以,芯片与冷却空气之间的温度差大部分降落在散热器上。在接近模块的散热器处的温度,常常高于强制风冷时的温度,例如,在90℃到100℃之间。由于功耗通常比较小,所以根部和翼片相对较薄,而且材料的传导系数对热性能的影响不是
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