電子元件芯片工作過程中的對流散熱原理
發布時間：2018-8-15 來源： 電子散熱器 站點：http://www.df18.com.cn |
電子元件芯片工作過程中的對流散熱原理：散熱器的散熱形式主要有輻射和對流兩種形式。輻射換熱：熱能用輻射形式傳播，不需要借助任何介質，可以在真空狀態下傳播，比如太陽的熱能經過宇宙傳到地球上。對流換熱：通過空氣或其他介質傳播熱能，比如對流散熱器將空氣加熱。空氣將房間內一切物品加熱，對六器主要依靠空氣運動傳播熱能。
電子元件的芯片的高度集成，工作時產生的熱量通常情況下是通過空氣對流來進行散熱的。尤其現在市場上對功能要求越來越多，體積要求越來越小。今天的元器件得以快速地向小型化.高功能.與高效率發展.高性能的元器件在高速度運行下會產生大量的熱,這些熱量必須立即去除以保證元器件能在正常工作溫度下以最高效率運行.因此熱傳導相關技術隨著電子工業的發展不斷地受到挑戰.高溫或內部功耗產生的過多熱量可能改變電子元件的特性并導致其關機、在指定工作范圍外工作，甚或出現故障。電源管理器件(及其相關電路)經常會遇到這些問題，因為輸入與負載之間的任何功耗都會導致器件發熱，所以必須將熱量從這些器件中驅散出來，使其進入PCB、附近的元器件或周圍的空氣。即使在傳統高效的開關電源工業設計中，當設計PCB和選擇外部元器件時，也都必須考慮散熱問題。
傳統意義上所稱的輻射散熱器，是指輻射散熱器在總散熱量中占相對份額的散熱器，目前通常最典型的輻射散熱器如鑄鐵、鋼制柱式散熱器、銅鋁復合散熱器等等，其中依靠輻射作用所傳播的熱能只占30%，另外70%熱能是以對流式傳播的。而對流散熱器是基本無輻射換熱(或極小)的散熱器，如佛瑞德銅管對流散熱器，銅管對流散熱器利用熱空氣輕，向上流動的原理，空氣循環達到全房間的升溫，比輻射式的電子散熱器更加舒適、升溫更快。
設計電源管理電路時，在考察散熱問題之前對熱傳遞進行基本了解是很有幫助的。首先，熱量是一種能量，會由于兩個系統之間存在溫差而進行傳輸。熱傳遞通過三種方式進行：傳導、對流和輻射。當高溫器件接觸到低溫器件時，會發生傳導。高振幅的高溫原子與低溫材料的原子碰撞，從而增加低溫材料的動能。這種動能的增加導致高溫材料的溫度上升和低溫材料的溫度下降。
在對流中，熱傳遞發生在器件周圍的空氣中。在自然對流中，物體加熱周圍的空氣，空氣受熱時膨脹形成真空，導致冷空氣取代熱空氣。因此形成循環氣流，不斷將器件的熱量傳輸給周圍的空氣。另一種形式是強制對流，例如風扇主動吹冷空氣，從而加速取代暖空氣。當物體將電磁波(熱輻射)發送至周圍環境時就會產生輻射。輻射熱量無需介質傳遞(熱量可以通過真空輻射)。在PCB中，熱傳遞的主要方法是傳導，其次是對流。
當處理功耗相對較大的器件時，通常有必要估算機箱外殼散熱器的開關電源管理電路的溫度。使用通用熱阻可以很好地比較采用相同封裝的相似器件，但很可能得不到準確的溫度預測。因此，通常有必要采用復雜的熱計算或直接測量熱阻的方法。在知道熱阻之后，利用器件功耗的逐步變化和監控器件溫度可以計算器件熱容。這樣可以更準確地估算由于瞬態熱事件導致的器件溫度。本文中列出的示例是通過使用高電流白光LED閃光驅動器而完成的，但也同樣適用于其他電源管理器件，包括以脈沖方式工作及專為長時間工作而設計的器件。
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