电子热设计讲课教案.ppt-淘文阁

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1、电子热设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任u保持安静保持安静,请将手机调整至关机或震动状态请将手机调整至关机或震动状态u课程以讲课形式课程以讲课形式,会留有沟通以及答疑时间会留有沟通以及答疑时间价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团

2、队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任课件目录课件目录:一.散热基本知识散热原理散热模组行业应用以及发展趋势什么是热设计热设计内容热设计流程热仿真简介二.热设计仿真FLOWTHERM入门课程FLOWTHERM高级课程热仿真模型应用练习热评估报告价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理热量传递有三种基本方式:导热,对流和热辐射.l导

3、热气体的导热是由气体的不规则运动产生碰撞造成的,干空气的导热系数约为0.03W/(m-K);金属等主要依靠自由电子的运动完成,就导热系数而言,银铜金铝;液体中主要依靠弹性波(晶格结构振动的传递)的作用.导热过程热计算公式：Q=KAT/L式中：Q热流量，导热系数，W/(m-K)垂直于热流方向的横截面面积，m2T代表两端的温度差，K（）L代表两端的距离差，m价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理让我们来看一下图标,更加深您的印

4、象!铜与木材热传导后温度分布铜材的导热系数高,经过热传导后,温度在铜材中分布就非常均匀,相反的,木材的导热系数偏低,于是相同的传导距离,木材的温度分布就明显的不均匀(温度颜色衰减的非常快;表示热量传导性不良.)价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理l对流对流流动的流体流动的流体(气体或液体气体或液体)与固体表面接触与固体表面接触,造成流体从固体表造成流体从固体表面将热带走的热传递方式面将热带走的热传递方式。根据引起流动的

5、原因可以分为自然。根据引起流动的原因可以分为自然对流和强制对流。就介质而言，水的对流换热比空气强烈；有相对流和强制对流。就介质而言，水的对流换热比空气强烈；有相变化的优于没有相变化的；强制对流高于自然对流；一般情况下，变化的优于没有相变化的；强制对流高于自然对流；一般情况下，空气的自然对流在空气的自然对流在1-10这个数量级，而水的强制对流换热系数则这个数量级，而水的强制对流换热系数则是成千上万。是成千上万。对流换热的计算公式：对流换热的计算公式：Q=H A T 式中式中：Q 为热对流所带走的热量，为热对流所带走的热量，W H 为热对流换热系数值，为热对流换热系数值，W/(m2-K)T 为对流

6、换热壁面的温度与经过的流体温度的温差，为对流换热壁面的温度与经过的流体温度的温差，K（）A 为对流换热有效面积，为对流换热有效面积，m2。对于强制对流，可以认为是风道。对于强制对流，可以认为是风道经过的所有壁面，自然对流则需要考量散热模组的结构，并不是所有散热面经过的所有壁面，自然对流则需要考量散热模组的结构，并不是所有散热面积都能有效地起到散热作用。积都能有效地起到散热作用。价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理l对流对

7、流强制对流域自然对流在机箱中应用状态强制对流域自然对流在机箱中应用状态价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理l热辐射热辐射物体辐射换热量的计算公式为：Q=A1（T14-T24）式中：Q为辐射换热量，W物体的发射率，习惯称呼物体黑度，其值介于（0-1之间）A1辐射的有效表面积，m2黑体辐射常数，其值为5.67x10-8W/(m2-K4)T1物体有效辐射表面的温度,KT2物体所在的空间温度,K物体通过电磁波来传递热量的方式称为

8、热辐射。热辐射不需要依赖介质传递，任何物体都存在热辐射，物体不断的向空间发出热辐射，也不断的吸收其他物体的热辐射，形成辐射换热。价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理l热辐射热辐射物体表面的热辐射系数,其值介于01之间,是属于物体的表面材料特性,这一部分当物质为金属且表面拋光如镜时,热辐射系数只有约0.02 0.05而已,而当金属表面一但作处理后(如表面阳极处理成各种颜色亦或喷漆,则热辐射系数值立刻提升至0.5以上,如下图

9、所示当散热片表面处理成绿色后,热辐射系数值立刻由0.03提升至0.82.处处理前理前处处理后理后价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热原理散热原理l热辐射热辐射Intel Pentium IV的CPU在红外线摄影机下拍到的热像就是那样,金属帽因为热辐射系数低,相对热辐射量就小,所以颜色温度低,而芯片基板上表面是接近树脂材料所以热辐射系数较高,相对热辐射量就大,温度颜色就高.热辐射在自然对流散热状态下是不可忽略的,约在总散热量的3成,

10、而在强制对流中,可可以忽略不记.价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任散热模组行业应用以及发展趋势散热模组行业应用以及发展趋势l电子产品的行业发展趋势电子产品的行业发展趋势:产品结构越来越小,性能要求越来越高,支持多任务功能,更好便携功能.由此带来更多的系统热量,更大的热流密度.因而散热问题逐渐成为一个重要课题.散热摸组也成为系统不可获缺的重要部分.盒子举例水渠举例压铸成型铝挤成型FOLDFIN塞铜工艺成型价值观：客户第一价值观：客户第一

14、及发展趋势l行业内散热模组构建方案趋势行业内散热模组构建方案趋势面对市场的成本压力,在散热模组的设计上出现新的理念:PCB散热解决方案散热结构件解决方案模块隔离解决方案被动散热已经成为过去,整个散热模组的成本或从系统角度去计算成本才是研发工程师是需要关注的.价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任什么是热设计什么是热设计l热设计的基本任务是:通过热设计在满足性能要求的前提下尽可能减少设备内部产生的热量；减少热阻；选择合理的冷却方式.保证设备

15、在散热方面的可靠性.热设计不是只设计我们看的到的散热器,热设计工程师需要全面参与系统设计中的,逻辑,器件选型,PCB布局,结构,硬件/软件调试,EMC.但最终我们看到的就只有一个散热器.或者连散热器都没有.事实并不一定是真相,很多时候表象出来是散热问题,但最终分析出来的确不是热设计的问题.我们可以这样解释热设计:热设计方案是协调多部门设计后的一个妥协方案.现在的热设计主要针对的散热目标有:CPU,NB,SB,TCP,MOSFET,LED等等;价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检

16、查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任热设计的内容热设计的内容l要做好热设计要做好热设计,就要了解散热器制造工艺就要了解散热器制造工艺,还要去熟悉上游的逻辑还要去熟悉上游的逻辑,PCB布局布局,结构结构,EMC等等,做好各设计单位之间的沟通做好各设计单位之间的沟通.(成本掌控成本掌控,进度掌控进度掌控,品质掌控品质掌控)散热器工艺介绍散热器工艺介绍u机械加工机械加工 u表面处理表面处理 u焊接组装焊接组装价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真

17、责任责任热设计的内容热设计的内容热管简介热管简介导热介质导热介质u导热硅胶片导热硅胶片u相变化材料相变化材料uGREASEu导热双面胶带导热双面胶带PCB的热设计的热设计机箱机壳的热设计简介机箱机壳的热设计简介价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任热设计流程热设计流程l热设计与逻辑设计,结构设计等都密不可分,把热设计放在最后来做散热处理就不叫热设计,那只是散热补救措施.不利于公司流程,也浪费公司资源.1）首先明确设计条件，如设备的功耗、发

18、热量、容许温升、设备外形尺寸、设备放置的环境条件等；2）决定设备的冷却方式，并检查是否满足原始条件；3）分别对元件、线路、印制电路板和机箱进行热设计；4）按热设计检查表进行检查，确定是否满足设计要求。价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任什麼是什麼是 CFD?計算流體力學計算流體力學(Computational Fluid Dynamic)有限體積法有限體積法Finite Volume Method?能量守恆能量守恆 (Energy Ba

19、lance)動量守恆動量守恆 (Momentum Conservation)質量守恆質量守恆 (Mass Conservation)热仿真简介热仿真简介价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任热仿真简介热仿真简介CFD是利用主要计算3个重要的物理参数:(1)壓力分佈检验散热模组附近以及热流通道位置的风压分布,改善散热器的结构以及散热通道布局,从而改善散热状况.压力云图压力云图价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队

20、协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任热仿真简介热仿真简介(2)三個方向速度检验X,Y,Z三个方向速度大小,改善散热器结构,判断热流通道的顺畅与否.速度场速度场价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任热仿真简介热仿真简介(3)溫度分佈检验所需散热部件的温度,以及散热器的温度是否超出规格,蓝调整散热器结构以及其它设置.温度云图温度云图价值观：客户第一

22、重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任PK888 reference modelDelta-EFB0512MA-F000(BS)(50 x50 x10)under 4500 rpm max.air flow 9.262 CFM max.static pressure 0.11183 in H2O導熱膠(尺寸形狀)(熱膠熱傳特性)散熱片(尺寸形狀)(鋁材熱傳特性)中央處理器(尺寸形狀)(熱膠熱傳特性)(熱量)主機板(尺寸形狀)(主機板熱傳特性)風扇(特性曲線)热仿真简单实例热仿真简单实例价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习

24、|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋無上蓋無上蓋無上蓋無上蓋散熱片有剖溝散熱片有剖溝散熱片有剖溝散熱片有剖溝热仿真简单实例热仿真简单实例价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任所得結果取最佳情況再設計樣品所得結果取最佳情況再設計樣品所得結果取最佳情況再設計樣品所得結果取最佳情況再設計樣品風扇工作點

25、風扇工作點風扇工作點風扇工作點速度場分佈速度場分佈速度場分佈速度場分佈Processor heat dissipationJunction temp.q j-aFan swirling rate1.1Fan working point7.32 c f mCase description76.3 0C4200 rpm33 WCovering ShellNo covering shellWith cross cutting1.147.32 c f m77.62 0C4200 rpm33 W0.987.32 c f m72.3 0C4200 rpm33 W 有加上蓋有加上蓋有加上蓋有加上蓋無上蓋無上

26、蓋無上蓋無上蓋散熱片有剖溝散熱片有剖溝散熱片有剖溝散熱片有剖溝价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任基本分析流程基本分析流程基本分析流程基本分析流程前處理前處理前處理前處理 (Pre Process)(Pre Process)(I)決定求解空間及問題定義決定求解空間及問題定義(II)模型尺寸及零組件尺寸輸入模型尺寸及零組件尺寸輸入(III)材料特性輸入材料特性輸入(IV)建立計算所需格點分佈建立計算所需格點分佈(V)輸入控制收斂參數輸入

30、用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分風洞試驗風洞試驗風洞試驗風洞試驗价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任震動測試震動測試震動測試震動測試衝擊測試衝擊測試衝擊測試衝擊測試實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分結構測試結構測試結構測試結構測試价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任-60-60 0 0C C 2502500 0C Thermal Cycle C Thermal Cycle 實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分實測驗證部分環境溫度環境溫度環境溫度環境溫度 ,溼度溼度溼度溼度震盪循環測試震盪循環測試震盪循環測試震盪循環測試价值观：客户第一价值观：客户第一|阳光沟通阳光沟通|团队协作团队协作|拥抱变化拥抱变化|学习成长学习成长行为准则：尊重行为准则：尊重简单简单重用重用检查检查并行并行勇气勇气反馈反馈认真认真责任责任Thank you！

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