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

zaidianzishebeiguangfanyingyongdejintian。ruhebaozhengdianzishebeidechangshijiankekaoyunxing，yizhikunraozhegongchengshimen。zaochengdianzishebeiguzhangdeyuanyinsuiranhenduo，danshigaowenshiqizhongzuizhongyaodeyinsu，wenduduidianzishebeideyingxianggaoda60％。簡(jian)化(hua)散(san)熱(re)處(chu)理(li)是(shi)偉(wei)仕(shi)電(dian)源(yuan)變(bian)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)的(de)重(zhong)要(yao)特(te)點(dian)之(zhi)一(yi)。由(you)於(yu)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)很(hen)高(gao)，產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)很(hen)小(xiao)，並(bing)采(cai)用(yong)超(chao)薄(bo)形(xing)封(feng)裝(zhuang)
，提(ti)供(gong)了(le)方(fang)便(bian)安(an)裝(zhuang)和(he)電(dian)隔(ge)離(li)的(de)散(san)熱(re)介(jie)麵(mian)。采(cai)取(qu)適(shi)當(dang)的(de)散(san)熱(re)措(cuo)施(shi)，可(ke)以(yi)改(gai)善(shan)變(bian)換(huan)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)
，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)平(ping)均(jun)無(wu)故(gu)障(zhang)時(shi)間(jian)（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

模mo塊kuai電dian源yuan並bing非fei全quan部bu輸shu入ru能neng量liang都dou可ke變bian換huan成cheng輸shu出chu能neng量liang
，一yi部bu分fen輸shu入ru電dian能neng將jiang在zai變bian換huan器qi中zhong變bian成cheng熱re能neng損sun耗hao掉diao。變bian換huan器qi的de輸shu出chu功gong率lv與yu輸shu入ru功gong率lv之zhi比bi稱cheng為wei變bian換huan器qi的de效xiao率lv。效xiao率lv是shi變bian換huan器qi最zui基ji本ben的de品pin質zhi因yin數shu，它ta能neng夠gou用yong來lai表biao示shi變bian換huan器qi輸shu出chu功gong率lv與yu功gong耗hao的de直zhi接jie關guan係xi。估gu算suan冷leng卻que要yao求qiu時shi

，首shou先xian應ying根gen據ju變bian換huan器qi效xiao率lv計ji算suan出chu在zai最zui差cha情qing況kuang下xia的de功gong耗hao和he預yu期qi的de負fu載zai功gong率lv。偉wei仕shi電dian源yuan變bian換huan器qi是shi目mu前qian效xiao率lv最zui高gao的de變bian換huan器qi之zhi一yi，新xin型xing模mo塊kuai的de滿man載zai時shi效xiao率lv可ke達da到dao90%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、設she備bei內nei印yin製zhi板ban的de散san熱re主zhu要yao依yi靠kao空kong氣qi流liu動dong，所suo以yi在zai設she計ji時shi要yao研yan究jiu空kong氣qi流liu動dong路lu徑jing，合he理li配pei置zhi器qi件jian或huo印yin製zhi電dian路lu板ban。空kong氣qi流liu動dong時shi總zong是shi趨qu向xiang於yu阻zu力li小xiao的de地di方fang流liu動dong，所suo以yi在zai印yin製zhi電dian路lu板ban上shang配pei置zhi器qi件jian時shi
，要yao避bi免mian在zai某mou個ge區qu域yu留liu有you較jiao大da的de空kong域yu。整zheng機ji中zhong多duo塊kuai印yin製zhi電dian路lu板ban的de配pei置zhi也ye應ying注zhu意yi同tong樣yang的de問wen題ti。

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。
在(zai)各(ge)種(zhong)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，所(suo)有(you)三(san)種(zhong)熱(re)量(liang)傳(chuan)遞(di)的(de)方(fang)式(shi)都(dou)有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)作(zuo)用(yong)。在(zai)大(da)部(bu)分(fen)應(ying)用(yong)中(zhong)，對(dui)流(liu)是(shi)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)熱(re)量(liang)傳(chuan)遞(di)方(fang)式(shi)
，若(ruo)再(zai)加(jia)上(shang)另(ling)外(wai)兩(liang)種(zhong)散(san)熱(re)方(fang)式(shi),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%huoyixia，yinci，fushesanretongchangzhinengzuoweizhuyaosanrefangshiyiwaideyizhongfuzhushouduan，bingqiereshejishitongchangyebukaolvtaduimokuaiwendudeyingxiang。zaishijiyingyongzhong，tongchangbianhuanqimokuaidewendudougaoyuhuanjingwendu，yinci，fushenengliangchuandiyouzhuyusanre。danshi，zaimouxieqingkuangxia
，mokuaifujinyixiereyuan（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。效(xiao)率(lv)高(gao)和(he)散(san)熱(re)較(jiao)佳(jia)的(de)電(dian)源(yuan)溫(wen)升(sheng)會(hui)較(jiao)低(di)。在(zai)標(biao)稱(cheng)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)時(shi)，它(ta)們(men)的(de)可(ke)用(yong)溫(wen)度(du)會(hui)有(you)餘(yu)量(liang)。效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)或(huo)散(san)熱(re)較(jiao)差(cha)的(de)電(dian)源(yuan)的(de)溫(wen)升(sheng)會(hui)較(jiao)高(gao)。它(ta)們(men)需(xu)要(yao)風(feng)冷(leng)或(huo)降(jiang)額(e)使(shi)用(yong).

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

對(dui)流(liu)散(san)熱(re)是(shi)偉(wei)仕(shi)電(dian)源(yuan)變(bian)換(huan)器(qi)常(chang)用(yong)的(de)散(san)熱(re)方(fang)法(fa)，對(dui)流(liu)通(tong)常(chang)分(fen)為(wei)自(zi)然(ran)對(dui)流(liu)和(he)強(qiang)製(zhi)對(dui)流(liu)兩(liang)種(zhong)。熱(re)量(liang)從(cong)發(fa)熱(re)物(wu)體(ti)表(biao)麵(mian)傳(chuan)遞(di)到(dao)溫(wen)度(du)較(jiao)低(di)的(de)周(zhou)圍(wei)靜(jing)止(zhi)的(de)空(kong)氣(qi)中(zhong)，稱(cheng)為(wei)自(zi)然(ran)對(dui)流(liu)；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：
通(tong)常(chang)散(san)熱(re)器(qi)都(dou)隻(zhi)給(gei)出(chu)垂(chui)直(zhi)散(san)熱(re)片(pian)的(de)參(can)數(shu)。水(shui)平(ping)散(san)熱(re)片(pian)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)較(jiao)差(cha)。如(ru)果(guo)須(xu)水(shui)平(ping)安(an)裝(zhuang)，應(ying)當(dang)適(shi)當(dang)地(di)增(zeng)加(jia)散(san)熱(re)器(qi)的(de)麵(mian)積(ji)

，也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)強(qiang)製(zhi)對(dui)流(liu)散(san)熱(re)。

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

散(san)熱(re)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)不(bu)必(bi)受(shou)模(mo)塊(kuai)基(ji)板(ban)的(de)限(xian)製(zhi)。散(san)熱(re)器(qi)的(de)基(ji)板(ban)麵(mian)積(ji)大(da)於(yu)模(mo)塊(kuai)基(ji)板(ban)
，散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)會(hui)更(geng)佳(jia)。另(ling)外(wai)，幾(ji)個(ge)變(bian)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)也(ye)可(ke)以(yi)裝(zhuang)到(dao)同(tong)一(yi)個(ge)散(san)熱(re)器(qi)上(shang)
，此(ci)時(shi)，不(bu)能(neng)隻(zhi)考(kao)慮(lv)模(mo)塊(kuai)的(de)總(zong)功(gong)耗(hao)

，因(yin)為(wei)在(zai)最(zui)惡(e)劣(lie)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia)，如(ru)果(guo)變(bian)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)的(de)功(gong)耗(hao)差(cha)別(bie)較(jiao)大(da)，那(na)麼(me)就(jiu)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)某(mou)些(xie)模(mo)塊(kuai)過(guo)熱(re)。當(dang)同(tong)一(yi)個(ge)散(san)熱(re)器(qi)上(shang)的(de)多(duo)個(ge)變(bian)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)裝(zhuang)到(dao)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)時(shi)
，務(wu)必(bi)先(xian)把(ba)模(mo)塊(kuai)牢(lao)固(gu)安(an)裝(zhuang)在(zai)散(san)熱(re)器(qi)上(shang)，並(bing)將(jiang)各(ge)引(yin)腳(jiao)連(lian)接(jie)好(hao)
，然(ran)後(hou)再(zai)把(ba)該(gai)組(zu)合(he)模(mo)塊(kuai)焊(han)接(jie)到(dao)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)。如(ru)果(guo)必(bi)須(xu)在(zai)安(an)裝(zhuang)前(qian)焊(han)接(jie)
，為(wei)了(le)整(zheng)齊(qi)排(pai)列(lie)，應(ying)先(xian)利(li)用(yong)固(gu)定(ding)物(wu)把(ba)各(ge)模(mo)塊(kuai)固(gu)定(ding)後(hou)才(cai)焊(han)接(jie)。[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℃