什么是散热器:散热器趋势近年来
CC由数控照片fir0002
现在是夏天,你的城市的经历记录温度高点。你做的第一件事是什么应对酷暑吗?你的答案是否打开窗户,打开空调,风扇指向你的脸或跳进游泳池,您正在使用的一些组合传导和对流流体介质去除多余的热量。
电子产品,解决你的热管理的一种方法是与散热片。这些不是终结,一站式解决方案,当然,跟自己的列表来约束和设计挑战。下面你会发现散热器的理解,以及当前的趋势在用例。
散热器是什么
在传统上,最简单的方法之一来冷却热设备拍打一个冷却风扇放在上面,让球迷们去上班,这取决于形式因素,这可能不是最可用的选择。此外,它可能不为生物设备或单一服务组件领域尤其集中在一个区域的热量。
散热器是一个被动的热交换器,除去热量从一个表面通过传导和消散到周围的气氛。在电子技术中,一种散热器通常是一块整体的铜或铝与多个鳍片,增加可用的传热面积。与永无止境的追求更强的处理能力为更小的形式因素,散热器创新比以往更重要。
热沉材料
便宜,耐用,ubiquitous-aluminum和铜保持事实上的“黄金标准”散热器材料。创新在这一领域有更多与合金,以及如何在这两种材料的优点和缺点的特殊材料(尽管我们会晚一点)。
铜:热导率纯铜的386 W /可,密度8.96克/立方厘米,大约6000美元每公吨的价格截至2018年8月。
铝:纯铝的导热系数是204 W /可,密度8.96克/立方厘米,大约2300美元每公吨的价格在2018年8月。
而铜具有更好的导热系数、铝的成本和重量的优势。确定使用哪个材料有很多项目的独特需求。创新在这一领域经常需要平衡的形式最好的材料。例如,使用铜基板有效传热从CPU到一个便宜,轻量级,铝散热器。同样值得注意的是铜/铝空气之间的热传递自相似空气的导热系数是实际的瓶颈。铜/铝的传热优势不是高达一个期望从他们的热导率,这就是为什么铝热沉材料更受欢迎。
工作通过EMI电源尤其敏感,董事会是一个挑战
鳍配置
热导率只有一个拼图的设计一个好的散热器。挤出性能收益在散热片尖端芯片在智能手机和平板电脑需要创新几何和布局的鳍。要掌握的关键概念是翅片效率:翅片传热速率之比理想翅片的传热速率(一个Tfin = Tbase)。
更好的翅片效率,更好的通过对流传热周围的气氛。优化的几何鳍帮助最大化气流通过散热器。有两个主要鳍配置:
针鳍:安装一个森林的别针平底表面积最大化是一种流行的方式;他们工作最好当气流轴向沿针。
直鳍:也称为板翅片散热器,直鳍运行的整个长度平底表面积最大化;他们的工作最好当空气无关地流向散热器。
也有许多修改您可以使用优化气流或增强冷却:
主动冷却:前沿gpu Nvidia GeForce 1180 GTX公司等结合使用风扇,热管道,蒸汽室保持温度。
横切扁鳍:以直鳍和交叉切割成多个短部分可以提高传热系数在翅片表面的成本减少表面积暴露在空气流和诱导压降;最好用于应对不可预知的气流。
增强鳍(弯曲):添加一个曲率的领导和后缘直鳍可以擦洗“死亡”空气分子远离翅片的表面,改善流程。
翅片散热器的热粘上一个CPU
为了选择正确的翅片几何,你要使用你最喜欢的CFD软件,以更好地了解信封内的流体动力学在玩你的电子设备。
生产类型
你可能没有意识到,但即使一个散热器制造对热性能的影响。
挤压:成本有效的选项,高度自动化,挤压散热器通常是铝和允许制造商生产鳍和基地作为一个连续的部分。
保税鳍:基础和鳍都是分开,必须结合在一起。而债券之间的传热和基地遭受打击,单独建设支持更复杂的几何图形,从而显著提升表面积比化妆的缺点。
拉链:最成本有效选择高密度散热片,鳍与联锁印从金属和折叠成形状凹槽之前附加到一个基地。
折叠鳍:鳍片是由弯曲铝和铜表之前,结合基地。这些鳍可以比典型的挤压或保税薄鳍,并提供更高的密度和表面积。
匆匆而去:鳍和基础都是由一块金属削减反复切片顶部的金属和折叠带它回基地。研磨散热片可以用薄的鳍和高密度的几何图形,受益于一块均匀的金属的导热系数(无阻抗从键)。
技术的进步使折叠和研磨过程更可行的,淘汰旧技术,如挤压。更高的热导率和表面区域的需求很可能会继续这一趋势。
散热片的未来
散热片本身时,研究人员已经烹饪了一些激动人心的材料可能改变游戏的多年来。正如我之前承诺的,下面是一些较为特殊的材料在地平线上的散热器设计:
碳纳米管(CNT)拥有令人印象深刻的电和热性能(热导率3000 - 6000 W /可),所以难怪人员正在尝试问CNT散热片和铜复合材料。可悲的是,这将是一个在商用。
钻石散热器已经在这里。Metal-diamond复合运动降低热膨胀系数(6 - 12 ppm / K)高导热系数(300 - 650 W /可)。
石墨烯的碳基材料是另一个吸引着科学家的头脑。这是一篇关于graphene-carbon-metal复合电影灵活的散热器。
石墨(高度有序的热解石墨)是一种各向异性材料的导热系数(2000 W /可)。
改善热沉材料的主流趋势是好好老式铜或铝和涂料的金属基高导热系数材料(通常是碳)。虽然无法预测哪些材料将主导未来的散热片,有一件事永远保持肯定的:最好的热管理解决方案采取整体的方法,将散热片与其他冷却技术,如散热器、热管道,蒸汽室。
无论哪一个冷却方法或您希望使用散热器,正确的适应型/ MCAD工具将帮助您设计电力电子散热器和实现最好的冷却策略。如果你有一步,DFX、IDX或IDF文件标准或定制的散热器,您可以将这些模型导入OrCAD和把它变成你的董事会设计。你也可以添加一个风扇和支持所需的电器元件。检查散热片的影响,使用适当的仿真工具是很重要的。
无论你是工作在大功率设备,需要广泛的冷却,或在更传统的电气设计工作,需要一个常规设备,节奏的套件的设计和分析会给你所有你需要的工具。与OrCAD,你会有任何热的布局工具需要考虑在你的电气设计。
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