散熱在電子產(chǎn)品中的工作原理

電子產(chǎn)品中使用的電路會隨著使用而升溫，如果其溫度升至 100°C 以上至約 120°C，就會變得不穩(wěn)定。因此，實施適當?shù)纳嵯到y(tǒng)非常重要。本文介紹了電子產(chǎn)品中使用的最佳散熱系統(tǒng)。

下圖顯示了安裝在印刷電路板 (PCB) 上的集成電路 (IC) 的散熱系統(tǒng)示例。在 IC 的頂部，堆疊了多個組件，例如稱為熱界面材料 (TIM) 的聚合物材料、稱為散熱器的銅板、另一種 TIM 和散熱器。IC產(chǎn)生的熱量會流向散熱片和PCB。雖然還有其他傳熱途徑，但由于量小，可以忽略不計。

確定流向散熱器的熱量

可以使用基爾霍夫定律估算流向散熱器和 PCB 的熱量，該定律用于計算電流總和。流過每一側(cè)的熱量與熱阻值的倒數(shù)成正比，可用下式表示。從這個等式可以看出，更多的熱量流向熱阻較低的一側(cè)。換句話說，通過使帶有散熱器的一側(cè)的熱阻盡可能低，流向散熱器的熱量將多于流向 PCB 的熱量。

確定目標熱阻值

如果 IC 產(chǎn)生 70W 的熱量，其中 80% 的熱量流向散熱器一側(cè)，則流經(jīng)散熱器的熱量為 56W。如果IC的允許溫度為100°C，散熱后的最高環(huán)境溫度為45°C，則有散熱器的一側(cè)的目標熱阻為0.98[K/W]。

這個熱阻是有散熱片一側(cè)的散熱元件熱阻的總和：TIM1、散熱器、TIM2、散熱片。換句話說，要達到目標總熱阻，每個組件都會有一個特定的熱阻值。由于此概念類似于預(yù)算分配，因此通常稱為“熱預(yù)算”。

下圖為四個散熱元件的熱阻，合計為0.98 K/W。由于散熱效率和成本會因每個組件而異，因此考慮最具成本效益的設(shè)計非常重要。

為每個組件設(shè)計散熱目標

用于散熱的各種組件中的每一個都必須單獨考慮。例如，在確定最終值之前，使用以下三個點計算散熱器的熱阻。散熱器類型風(fēng)機類型風(fēng)扇和散熱器之間的氣流速率散熱片是一塊銅板，負責散熱，不同位置的熱阻值不同，需要提前計算。

本文更新于：2023-05-18 14:36:12