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散熱器簡介
電子散熱器通常是針對大功率電子元器件散熱的散熱片,沒有外加電源,自然冷卻,大多數都是制成鋁合金型材,根據元器件大小切斷成需要的尺寸,例如大功率開關管或三極管的散熱片。當然特殊情況下超大功率的電子元件也有帶散熱風扇的,例如開關電源的開關管就必須加裝散熱風扇。
 
種類介紹
散熱器種類沒有嚴格的定義,也沒有嚴格的分類方法。通常根據散熱器加工方法、冷卻方法、專業用途、使用材料、使用功率、散熱器特點等分類。
(1) 按加工方法分。有插指形散熱器(板料沖壓成型)、型材散熱器(擠壓成型材)、插片散熱器、鑄造散熱器等。
(2) 按冷卻方法分。有自然冷卻散熱器、風冷散熱器、液冷散熱器(水冷散熱器、油冷散熱器)、冷板散熱器、熱管散熱器等。
(3) 按專業用途分。有功率器件散熱器、模塊用散熱器、電阻散熱器、變頻散熱器、機箱一體化散熱器、電機機殼一體化散熱器、電焊機散熱器、電源散熱器、顯卡散熱器、IT散熱器等。
(4) 按使用材料分。有鋁散熱器、銅散熱器、鋼散熱器。
(5) 按使用功率分。有小功率散熱器、中功率散熱器、大功率散熱器。
(6) 按散熱器特點分。有西竹散熱器(兩高肋片中間加短肋片,高、短肋片均有小齒,散熱面積大,模具費高)、密齒型材散熱器(齒密、齒高、散熱面積大,模具加工難度大、模具費高、適用于大功率風冷)、組合散熱器(由兩個零件或兩個零件以上通過機械或專用的加工方法而構成的散熱器,如型材組合散熱器等)。
 
選購散熱器
散熱器的最后成交價格與所選散熱器的規格型號、數量、交貨方式、付款方式有關,有一點需要用戶特別注意鋁散熱器通常采用純鋁或6063合金來制造,這兩種材質都有很好的導熱性與之相比雜鋁的導熱性則差數倍;(其導熱系數請見【相關數據】)由于散熱器成本一半以上是材料費,雜鋁的價格是低廉的;因此對特別便宜的散熱器,購買時要考慮因材質造成的散熱性能的損失。
首先確定要散熱的電子元器件,明確其工作參數,工作條件,尺寸大小,安裝方式,選擇散熱器的底板大小比元器件安裝面略大一些即可,因為安裝空間的限制,散熱器主要依靠與空氣對流來散熱,超出與元器件接觸面的散熱器,其散熱效果隨與元器件距離的增加而遞減。對于單肋散熱器,如果所需散熱器的寬度在表中空缺,可選擇兩倍或三倍寬度的散熱器截斷即可。
關于散熱器選擇的計算方法
散熱計算公式:
Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc
散熱器熱阻Rtf 是選擇散熱器的主要依據。Tj 和Rtj 是半導體器件提供的參數,Pc是設計要求的參數,Rtc 可從熱設計專業書籍中查表。
(1) 計算總熱阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2) 計算散熱器熱阻Rtf 或溫升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc
(3)確定散熱器:按照散熱器的工作條件(自然冷卻或強迫風冷),根據Rtf 或ΔTfa和 Pc 選擇散熱器,查所選散熱器的散熱曲線(Rtf 曲線或ΔTfa線),曲線上查出的值小于計算值時,就找到了合適的散熱器。
對于型材散熱器,當無法找到熱阻曲線或溫升曲線時,可以按以下方法確定:
按上述公式求出散熱器溫升ΔTfa,然后計算散熱器的綜合換熱系數α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}
式中:
ψ1─── 描寫散熱器L/b對α的影響,(L為散熱器的長度,b為兩肋片的間距);
ψ2─── 描寫散熱器h/b對α的影響,(h為散熱器肋片的高度);
ψ3─── 描寫散熱器寬度尺寸W增加時對α的影響;
√√ [(Tf-Ta)/20]───描寫散熱器表面最高溫度對周圍環境的溫升對α的影響;
以上參數可以查表得到。
計算兩肋片間的表面所散的功率q0
q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L
根據單面帶肋或雙面帶肋散熱器的肋片數n,計算散熱功率Pc′
單面肋片:Pc′=nq0
雙面肋片:Pc′=2nq0
若Pc′ >Pc 時則能滿足要求。
參數定義:
Rt─── 總內阻,℃/W;
Rtj─── 半導體器件內熱阻,℃/W;
Rtc─── 半導體器件與散熱器界面間的界面熱阻,℃/W;
Rtf─── 散熱器熱阻,℃/W;
Tj─── 半導體器件結溫,℃;
Tc─── 半導體器件殼溫,℃;
Tf─── 散熱器溫度,℃;
Ta─── 環境溫度,℃;
Pc─── 半導體器件使用功率,W;
ΔTfa ─── 散熱器溫升,℃; [2] 
注意事項編輯
電子散熱器是一種加快發熱體熱量散發的裝置,衡量一個散熱器的好壞有兩點:散熱和靜音。計算機部件中大量使用集成電路。眾所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統運行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內部,或者說是集成電路內部。電子散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然后發散到機箱內或者機箱外,保證計算機部件的溫度正常。多數散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內的空氣中,然后機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。
散熱器的表面質量要求
1.1散熱體表面應無縮孔、銹蝕、裂紋等缺陷;
1.2平板形散熱器的金屬緊固件(壓板、壓蓋、碟形彈簧)、水冷散熱體的導電片應加鍍層保護;
1.3散熱體臺面的表面粗糙度Ra最大允許值為3.2,m;
1.4散熱體臺面的平面度不低于9級;
1.5用于濕熱帶電力半導體器件的散熱器(包括散熱體、緊固件和絕緣件),表面應經防護處理,其耐潮濕、耐鹽霧和耐霉菌的能力應符合相應的熱帶電力半導體器件標準;
1.6散熱器專用的緊固件和絕緣件應符合GBB446.3(電力半導體器件用散熱器絕緣件和緊固件》
1.7散熱器與電力半導體安裝的緊固力矩或緊固壓力應符合器件產品標準的有關規定;
1.8平板形散熱體臺面的安裝中心定位銷尺寸:直徑中2.5mm,高出臺面lmmo
使用環境條件的要求
2.1對冷卻水的水質應有一定要求循環水的電阻率應不低于2.5Ki2 , PH值在6}9之間;進口水溫度不高于35℃、水流量為4一8L/min;
2.2當用于高電壓或較高電壓器件時,必須確保上述水質的要求或更高水質的要求;
2.3水冷散熱器在工作時,應特別注意防漏水、防堵塞、防凝露。
2.4風冷散熱器安裝時,散熱器葉片應沿冷卻風氣流方向;進口空氣溫度不高于400C、進口端風速為4 - 6mls;
2.5由于風冷散熱器具有風阻參數的特點,選用整機中的散熱器時,應根據負載要求和風機能力,查散熱器熱阻、流阻與風速的關系曲線,綜合考慮散熱器熱阻和風阻兩個參數。
劣質散熱器的危害與鑒別
市場上出現了大量價低質次的劣質散熱器,這種散熱器無論從散熱體材質、加工要求、部件質量等方面都與國家行業標準的規定有較大差距,在使用中對器件的壽命和整機質量有較大影響。用戶在選用時可從以下方面加以鑒別:
3.1材質(純度、厚度、加工精度等)和制造工藝(鑄造產生的裂紋、縮孔等)的好壞,低劣的材質及粗糙有缺陷的工藝,將直接引響散熱器的導熱系數;
3.2散熱器接觸臺面的表面粗糙度和平面度,直接影響接觸熱阻及壓降;
3.3散熱器用碟型彈簧,應保證經24小時壓平后,自由高度應穩定,否則使用一段時間后彈簧可能失效,將導致散熱器與管芯的接觸不良。
散熱器更換元件重復使用應注意的問題
在安裝散熱器時,需要很大的壓力或力矩。由于散熱體臺面的直徑大于管芯的直徑,在此壓力或力矩的作用下,散熱體臺面必然會變形。如果再將相同直徑或更大直徑的管芯,裝在散熱器上,則導致臺面與管芯表面之間的接觸狀況不良,從而不能保證良好的散熱效果。
如果用戶需要重復使用散熱器,則一定要保證散熱體臺面的表面粗糙度、平行度和平面度滿足要求,否則在運行中極易因過熱而損壞器件。尤其是水冷系列散熱器,在重復使用前,一定要仔細檢查其臺面變形情況,如有明顯下陷現象,則應更換。
為了保證良好的散熱條件,每只管芯應具有相應的散熱器匹配。 [3] 
SS系列散熱器凝露的防止
濕熱季節,水冷散熱器容易出現凝露現象,如果不加注意,極容易引起設備絕緣下降引發短路故障。對多數使用環境來說,需要注意以下事項以防止凝露。
5.1在濕熱季節,注意環境溫度與冷卻水溫差不小于5℃;
5.2停電時,應在關閉閘刀后隨即停水;啟動時,應在通水后隨即合閘,分合閘操作與斷通水操作緊緊相連,順序不可顛倒。
高頻場合下的使用
當器件工作于6KHz以上的電流頻率下時,應考慮散熱器本身緊固螺桿、壓蓋等部件的發熱效應,用戶在安裝布置器件時,應注意避免使上述部件處于感應加熱效應強烈的位置;必要時,可考慮采用不銹鋼材料。
鋼管型散熱器在歐洲問世后,就以其尊貴典雅、豐富多彩的面貌風靡世界。1998年,建設部和中國建設機械總公司率先將歐洲森德鋼管散熱器引進中國,其精湛工藝、高檔品質、華麗外表和昂貴價格,令商家和消費者用戶耳目一新,受到了萬千大眾的喜愛和美譽,F在此類產品已經成為散熱器市場最暢銷的產品之一,建設部專門為該類產品制定了行業標準。于是鋼管散熱器成為國家建設部提倡推廣的主打散熱器產品,也是目前我國市場占有率最高的散熱器。
經過數年的實際使用,人們發現鋼管散熱器的美中不足,就是鋼管型散熱器安裝使用一段時間以后,容易在焊縫處出現滲漏水的問題。專家們在仔細分析之后發現有兩個主要原因:第一客觀因素,這種引進產品不完全符合中國國情,我國目前的供暖運行管理還很不規范,供暖水質也不好,水的含氧量較高,容易氧化腐蝕鋼鐵;第二主觀因素,這種引進產品是由薄型鋼板通過卷壓焊接工藝而成型的,焊點太多,焊縫太長。①片頭(即分水器)是由兩塊薄型鋼板分別卷壓再焊接成型的,自然形成片頭一周的焊縫,包括片頭最頂端易積水處的焊縫;②立管是由薄型鋼板卷成管狀,用焊接的方法將縫焊牢形成鋼管;③再把立管和片頭焊接成型為散熱器的單片;④散熱器單片之間的連接也是焊接的,最后才形成成組的散熱器。在供暖期間,往往不是滿水運行,上部片頭會出現空氣層;在停止供暖后水放空,底部片頭處會有殘留水很難排凈;所以上下片頭的焊縫處是最容易受腐蝕的。由此看出是鋼管型散熱器的焊接制造工藝導致了焊點多和焊縫長。為了防止散熱器的腐蝕漏水,廠家們紛紛研究各種補救措施,比如在鋼管散熱器內部使用各種涂料防腐,在散熱器中加鎂棒陽板保護防腐等等,都不能從根本上解決腐蝕漏水的問題。使原本能主動防腐的散熱器變成了被動防腐。 [4] 
建設部散熱器行業專家們曾經引進當時最先進的歐洲鋼管散熱器,今天上海一力供暖設備有限公司會同這批專家獨辟蹊徑,從制造工藝上下工夫,推出龍坦牌精密鑄鋼散熱器,它是針對原引進產品焊點多焊縫長易腐蝕等質量缺陷進行的重大改進。主要表現在:使用的鋼材材質不同,鋼材厚度不同,制造工藝不同,焊點焊縫的數量不同,其結果是抗腐蝕能力更強。具體的說,原引進產品片頭是由兩片各1.5mm厚的鋼板分別壓制成型后經焊接完成的,自然形成片頭一周的焊縫,包括片頭最頂端易積水處的焊縫;立管用1.25mm的鋼板卷成圓柱型,經焊接成鋼管;再把立管和片頭焊接成型為散熱器的單片;最后片與片之間再焊接成型,組成完整的暖氣片。而新產品首先將焊接成型的片頭改為一次鑄造成型的精密鑄鋼,其材質是壁厚2.7mm的稀土改性鑄鋼;其次把焊接成型的有縫鋼管改為壁厚1.5mm優質低碳無縫鋼管;再將片頭與無縫鋼管兩者對合,用自動閃光焊機加壓一次焊接成型為暖氣片;最后再將片與片的焊縫連接改為羅紋絲扣連接,構成成組的完整的散熱器。
這種新的制造工藝,使易腐蝕的焊點焊縫總長度減少了95%---98%,尤其是最易積水的散熱器兩端的片頭改為精密鑄鋼,這就從根本上避免了鋼管散熱器焊縫多、焊縫長的質量缺陷,從根本解決了鋼制散熱器易腐蝕易漏水的問題。精密鑄鋼散熱器即保留了鋼管散熱器所有的(輕質、高壓、高熱、節能、環保、外型美觀等)特點,又融合了鑄鐵散熱器的長處,同時還選用更優良、更耐腐的相當于20鍋爐鋼的鋼材作為原材料。它徹底的屏棄了國內普遍使用的散熱器內涂料防腐的方法,而直接選用一次鑄造成型的精密鑄鋼來抗腐防漏,成倍的增加了抗腐防漏的年限。不僅如此,它比同行業標準的散熱量高出10%--30%、抗壓力提高20%,鋼材厚度增加20%--80%,還有節能環保等方面的諸多特性。它即保留了鋼管散熱器的輕質、高壓、高熱、節能、環保、外型美觀等優點,又融合了鑄鐵散熱器的諸多長處,是一種脫胎換骨的創新性的產品,自此鋼制散熱器將進入第二代的發展進程。新產品優質鋼材的使用,壁厚的增加,焊點焊縫極大的減少,使新產品相對于原引進產品來說,大量減少了易腐蝕的部位。經中國科技大學檢測,可承受20年連續不間斷的腐蝕,理論使用壽命60年。是不用采取任何被動防腐措施的經久耐用的主動防腐產品。
 
精密鑄鋼散熱器是由我國散熱器行業專家在多年行業管理經驗的基礎上,為適應國情,吸收了我國傳統鑄鐵散熱器的優點而專門研究開發的。針對原引進產品的缺點,新產品經過研發中試,成功的進行了重大改進。它即保留了國外鋼管散熱器的主要特點和優點,又通過革新制造工藝和提高鋼材性能的方法,極大的提高了抗腐蝕能力。經中國科技大學檢測,連續不間斷對其腐蝕的情況下,20年不被腐蝕漏水。精密鑄鋼散熱器是高品質低價位,更適合高層建筑、高檔公寓、別墅和辦公樓使用。原焊接工藝的引進產品,曾經引領中國鋼制散熱器的前進,鑄鋼散熱器將會創造鋼制散熱器的再次輝煌,未來的潮流必將是無防腐概念的鑄鋼散熱器時代。我們堅信品牌是靠過硬的質量影響出來的,不是靠廣告宣傳出來的,有知名度的產品不一定科技領先,因為社會在前進科技會發展新產品層出不窮.

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