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电子散热器使用材料主要是什么为主


发布时间:2018/3/19 10:22:32    来源:www.jnsrq.com    浏览次数:

摘要:电子散热器使用材料主要是铝和铜以及它们的合金。结构设计花样很多,主要有下面四种,简单介绍如下: 1、挤压铝型材式。 采用建筑用铝型材加工工艺,即把合金铝锭用热挤压办法通过模具挤压加工成型。其优点是加工后材质均匀致密,
上一篇我们就新型的相位电子散热器都有什么特别的地方做了详细介绍和说明。 本篇文章我们简单的对电子散热器使用材料主要是什么为主进行描述,作为专业的电子散热器,插片散热器,型材散热器生产制造厂家镇江市佳诺电气有限公司,将尽心整理发布各种相关知识,竭诚为您服务。

 电子散热器个散热器都有它的特性曲线。图二即是挤压铝型材散热器DXC-548的特性曲线。曲线图表示了散热器长度、风速与热组的关系。从图可看到:1,风速超过6米/秒,热阻R下降不明显,风速再大意义不大;2,长度增加一倍热阻R下降不到一倍,在某范围作用较大(如图中50mm到200mm),到一定长度后,再加长意义不大。况且加长后对风的阻力加大,要保持原有风速就要加大风机的风压。此时要选择更大的散热器(端面周边边长更长)才能达到所需的热阻值。    如果上面公式计算得出要求用热阻 R = 0.1℃/瓦的散热器,那么从图中可见有两种选择,即曲线图中的M点和N点,就是200mm长,风速2.5米/秒或100mm长,风速5.5米/秒,一般设计时可在这范围内选择,比如150mm长,风速4米/秒以上,这样是比较经济的。   电子散热器特性曲线从哪来呢?有两种来源:散热器制造厂提供,他们有专门试验台实际测试画出曲线如河北燕郊亚泰电子技术有限公司。也可用公式计算(见“电力电子“杂志2009年第六期“大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算”)。必须说明,计算是科研、设计的一条腿,另一条腿科学试验是十分重要的。前者提供了一个选择范围的依据,后者可以对前者进行验证以便进行较为准确的修正。电力电子器件散热的基本原理(3)——风冷散热器的结构  电力电子用风冷(或自冷)散热器由两部分组成:固定器件的导热平面(又称底板)和翅片。电子散热器使用材料主要是铝和铜以及它们的合金。结构设计花样很多,主要有下面四种,简单介绍如下:   1、挤压铝型材式。   采用建筑用铝型材加工工艺,即把合金铝锭用热挤压办法通过模具挤压加工成型。其优点是加工后材质均匀致密,外形尺寸一致。为提高散热效率可通过氧化、着色工艺增加热辐射,同时提高表面抗腐蚀能力。缺点是受加工工艺限制,散热器总宽和翅片间距、厚度、片高等均受到限制。    由于材料不存在拼接,散热器内部导热均匀、热导率高。同样尺寸、同样材质、同样外形的散热器相比,其热阻最小。此外受工艺限制,不能加工纯铝,故此种散热器均为合金铝。   2、半挤压铝型材、半插片式.    由于挤压铝型材工艺限制,片间距不能做得太窄,一般在10mm左右。如要做小,则挤压部分片距两倍于设计尺寸,然后用插片方法再把一片铝片插在其间,并用压力机压紧固定。    因为一半左右翅片是插上的,尽管压得很紧,铝片与底板还不是一体的,所以导热系数不如一体的。相比之下,热阻比纯挤压铝型材偏大。   3、翅片拼接式    先做翅片,然后把翅片根部叠在一起,由于根部有咬合缺口,经压力加工压紧,咬合缺口互相紧密咬合成为一体。    这种工艺使用铜或铝材料,可做成任意宽度、较高翅片的散热器。问题是片与片之间是分体的,导热阻力大。在散热器底板平面上,装有电力电子器件的覆盖部分导热较好,覆盖以外部分需要通过片与片接触部分把热导出来,此时的接触部分的较大的接触热阻会使导热系数大幅降低。    4、插片式  它是由底板和若干翅片组成。底板一侧先铣上插片槽,把翅片一端用镶嵌方法插入插片槽内并压紧。可用铜或铝材料,优点是散热器设计多大都行,不受尺寸限制,。此种散热器只有铝片端部很少部分插入底板,接触导热面积有限,如加工时插得不紧,热阻就会偏大。另外当设计翅片数量较多时由于不能保证每次或每片铝片插入加工条件一致,因此热阻参数一致性也差。力电子器件散热的基本原理(4)——空气冷却散热器的布局设计  空气冷却散热器的冷却方式包括空气自然对流冷却(常称自冷)和强迫空气冷却(常称风冷)两种。从“„„基本原理(2)——风冷散热器选用基础”帖子中可得出两个结论:    1,风速大于6米/秒后,热阻随风速增大下降极少,一般设计最大风速定于6米/秒即可。   2,散热器长超过400毫米后,再加长于降低热阻贡献极微。一般设计长度不宜超过400毫米。从另一角度讲,散热器越长,风阻越大,对风机要求越高。所以过长的散热器设计是不合理的。    总之,风速与长度对散热的贡献不是线性的、不成正比。   根据上述第2点结论,在电力电子设备中散热器的使用与它的布局中有几点值得注意的地方:    1,自冷条件下,散热器靠热空气上升、冷空气下降的自然对流来散热。所以散热器的翅片要顺着对流方向安排,即上下安排,不要横着。    2,风冷条件下的风冷系统包括:散热器、风机和风道。三者缺一不可。所谓风道,即是迫使空气必须在“风道”这条通道里通过,即便前面有散热器,有阻力。流动的空气有如电流,哪儿阻力小就往哪儿走。如没有“风道”风就会绕过阻力大的散热器。此时,散热器的翅片间隔中就很难进风。风冷条件下,空气靠风机推动,散热器横放竖放都行,只要翅片方向顺着风道中的风向就行。    3,现今模块式电力电子器件大量应用,如大功率IGBT、整流管、晶闸管等。它们的导热底板是绝缘的、不导电。有这样的设计,即把一台设备中全部模块式电力电子器件安装在一块散热器上,这样安排实为不妥。最大的问题是结构不合理、空间利用率低,散热器长度过长,随之带来的是拆装困难、维修不便。    应该推荐的比较先进的是电气设备组件化或模块化结构设计。即把整机所有部件按功能分成若干个“功能单元”如变频器中把整流桥或逆变桥中的一个桥臂或两个桥臂串联加上保护器件组成一个组件(模块)。高压变频器是由若干个低压变频器输出串联而成,每一个低压变频器就可制成一个功能独立的“模块”。一个大电流输出的三相全波整流桥可以分成“送风单元(模块)”、“主回路单元(模块)”、出风风道(风道内安装阻容保护的大电阻)三大部分。这种结构的机柜空间利用十分紧凑,每个模块或组件拆装又十分方便。在这种结构中,电力电子器件分别安排在若干个散热器上,散热器的长度一般较短,风速容易提高,散热效率也高。    4,在实际设计中由于某种原因,散热器必须做得很大或较长。此时也有办法提高散热效率。此法是:在翅片长度方向,横切出宽窄2到4毫米的若干个缺口,一般缺口位置相隔150到200毫米(见图四),均分,且不能影响其他功能。缺口要切到底板为止。保证底板仍相连,是完整的一块,不影响上面电力电子器件的安装。其目的是把一块较长的散热器改成底板还连在一起的若干块较短的散热器,使散热器在保持原型情况下明显地减小它的热阻。   这次只讲散热器的布局。文中提到的风机和风道将另文描述。


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