4-2  風道設計
 風道設計應注意以下幾個方面：　風道類型的選擇 風道布置的注意事項
 風道類型的選擇：
 射流式風道：輸送出來的氣流不與固定的邊界接觸，以自由擴散的形式對發熱元件進行冷卻。缺點：冷卻效果差，能源消耗大。
  水平風道：送出的冷氣流，沿印制板所形成的風道作水平方向流動。
缺點：應將設備內電子元件的耗熱量分配恰當，否則不易達到均勻送風的目的。
  靜壓式風道：將水平風道圖中的豎直風道做成上下兩端靜壓相等，以達到等量送風的目的。
缺點：系統結構復雜、阻力大，不易實現
 風道類型的選擇：　
變截面風道：
設計成變截面式，可防止短路和漏流，等量送風。
隔板式風道：
在風道的進口處設置隔板，使風量均勻。
風道設計 風道布置的注意事項：　
 盡量短而直，彎頭要少，盡量減小風道的阻力損失；
 避免管道急劇彎曲，必須采用彎頭時，盡量加大彎頭半徑。
 避免管道驟然擴張或收縮，截面形狀盡可能與被冷卻元件形狀相一致。
 盡量提高管道送風能力，矩形管道長寬比適當；
 在結構尺寸不受限制時，增大風道截面可減少壓力損失，同時可降低風機噪聲。
 風道壁面應光滑，減少氣流的摩擦阻力。
 當風道進口需要裝濾塵網格時，要在濾塵效果和流阻之間予權衡。

2-3  散熱器的選擇與應用
 附設于設備表面上的肋或伸展體，常用增加散熱的有效面積。
  保證電子元器件電性能工作參數的穩定；
  保證電子元器件有足夠的功率輸出；
      因此，在設備的總尺寸、重量、所耗金屬材料、性能增加不多的前提下，廣泛采用肋片式散熱器，增大其換熱量。

散熱器的設計要求和工程應用

  設計要求
1  根據肋片式散熱器的傳熱特性設計肋片
2  肋片參數的優化
3  保證熱源器件工作穩定、功率輸出正常。

工程應用中的若干問題
1   如何選用合適的肋片式散熱器
2   散熱器的材料與表面處理
3   散熱器的正確安裝
減小散熱器的熱阻
 梯形肋>三角形肋>流線型肋
合理的安裝方式
  （1） 為減小接觸熱阻，安裝時應注意固緊壓力的大小。

  （2）散熱器的放置形式應有利于自然對流。例如型材散熱器以肋片的縱向和氣流方向相一致時的熱阻最小，
散熱器的材料與表面的處理

影響散熱器散熱的因素分析
界面熱阻的影響
減小接觸熱阻，可有效提高散熱效率。
 措施有：
     加大接觸面之間的壓力；
     提高接觸面的加工精度；
     接觸表面之間加導熱襯墊。
散熱器的幾何尺寸的影響
 （1)肋片長度的影響
     適當增加有利于散熱，但是過分增加肋片長度不能確保熱量傳導至散熱器肋片的末端，因此使傳熱受到影響，一般認為散熱器的肋片長度和基座寬度之比接近1傳熱較好。
 （2）肋片厚度的影響
     由于導熱主要沿著肋片的縱向方向，因而肋片的厚度對散熱器熱性能沒有太大的影響。
 （3）肋片高度的影響
     一般隨著肋片高度的增加，器件的熱量更易通過肋片散至周圍空間。
 （4）肋片數目的影響
    肋片數目增加有利于散熱，但要考慮器件安裝的問題。

散熱器的生產、使用技術要求
選用鋁材作為散熱器的材料。
散熱器表面應進行處理
減小接觸熱阻
散熱器的安全性應符合要求
熱阻值應滿足要求。

4－3 冷板的選擇與應用
    冷板是一種單流體熱交換器，具有較大的換熱面積(肋),流體通道的當量直徑較小,換熱系數較高。  15.5~45 
冷板的結構類型
氣冷式冷板
    以空氣為介質，空氣與冷板的對流帶走電子設備耗散的熱量。
液冷式冷板
    以液體為介質，使其與冷板對流帶走電子設備耗散的熱量。
儲熱冷板
    利用冷卻劑在相變（固態--液態）過程中吸收溶解熱而達到冷卻電子器件的裝置。
熱管冷板
    將高效傳熱的熱管與冷板相結合所組成的裝置。
冷板換熱的特點
（1）冷板上的溫度梯度小，熱分布均勻，可帶走較大集中熱負載。
（2）由于它采用間接冷卻的方式，可使電子元器件不與冷卻劑直接接觸，減少各種污染（如潮濕，灰塵，以及包含在空氣中其它污染物質的污染），提高工作的可靠性。
（3）與直接風冷相比，空氣的損耗小，同時也便于改變空氣的流量和入口溫度，提高冷卻效率。
（4）冷板裝置的組件簡單，結構緊湊，便于維修。

氣冷式冷板
冷板的蓋板、底板一般用鋁板（如LF21）
   采用真空焊接工藝連成。
肋片是冷板的主要元件，
  也是組成擴展表面的基本部分。
 肋片的幾何參數為：
       肋片厚度
       肋片高度
       肋片間距
 肋片形狀：平直形、鋸齒形和多孔形。

液冷冷板
       液冷式冷板的基材通常選用導熱性能好的銅、鋁等板材。冷卻劑的孔形一般選用圓形、方形。
冷板式強迫液體冷卻系統
     依靠泵方便地把吸收了電子設備耗熱的冷卻劑抽吸到遠處的空氣－－液體熱交換器，然后用大型風扇驅動冷卻空氣通過熱交換器使液體冷卻。經冷卻的液體又被抽回的電子設備，再次吸收，而吸收了冷卻液體熱量的空氣則被排放到周圍環境中。

儲熱冷板
      在冷板上涂抹或填裝具有高溶解熱的相變材料，在其受熱溶解時吸收冷板上電子器件所耗散的熱量，以達到控制冷板溫升的裝置。

冷板的選用原則
根據電子元件熱源分布（集中、均布、非均布）、熱流密度、許用溫度、冷板通道的許用壓降和冷板的工作環境條件等綜合因素進行考慮；
高功率和大功率器件的散熱，可選強制液冷冷板；
對于熱量均布的中、小功率器件，可選強制空氣冷卻冷板
對于按脈沖工況運行的電子器件，或電子設備的內熱源與外部熱環境之間的溫度有較大的周期性變化可選擇儲熱冷板。

冷板的設計步驟
校核計算
    已知冷板的結構類型、尺寸、冷卻劑的流量和工作環境條件，要求校核該冷板是否滿足所需傳熱量，以及克服流經冷板的通道的壓降。
設計計算
    已知熱負載功率、冷卻劑的流量和工作環境條件，要求設計一個滿足要求的冷板裝置（結構尺寸）。
 
4－4元器件的安裝與布局
（1）元器件的安裝位置應保證元器件工作在允許的工作溫度范圍內；
（2）元器件的安裝位置應得到最佳的自然對流；
（3）元器件應牢靠地安裝在底座、底板上，以保證得到最佳的傳導散熱；
（4） 熱源應接近機架安裝，與機架有良好的熱傳導。發熱元器件應主要依靠傳導散熱的方法將熱直接傳導到外部。對高溫元器件可安裝金屬包層，金屬包層的內部應為高吸收率的表面(或涂黑)，外部應為低輻射率的表面，使熱直接傳導到外部散熱片，以減少對鄰近元器件的熱影響。
（5）元器件、部件的引線腿的橫截面應大，長度應短。
（6）無源元件、溫度敏感元件應放置在低溫處。若鄰近有發熱量大的元件，則需對無源元件、溫度敏感元件進行熱防護，
可在發熱元件與溫度敏感元件之間放置較為光澤的金屬片來實現。
（7）元器件的安裝板應垂直放置，利于散熱。

4－5  印制電路板PCB的熱設計
    印制電路板熱設計的目的是實現印制電路板良好的散熱，以保證印制電路板上元器件和功能電路正常工作，從而保證系統的可靠性。
(1) 常用的印制電路板

    類  型 工作溫度范圍 特點
覆銅箔環氧酚醛玻璃布層壓板 小于100℃ 適用于制作工作頻率較高的電子/電器設
備中的印制板。
覆銅箔環氧玻璃布層壓板 可達130℃ 透明程度好，適用于制作電子、電器設備
中的印制板。
覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板 可在200℃以下長期工作 介質損耗小，介電常數低，價格昂貴，適用于制作國防尖端產品和高頻微波設備中的印制板。

    目前采用的環氧玻璃板，導熱性能差，為了提高其導熱能力，通常在其上敷設導熱系數大的金屬（銅、鋁）條或（銅、鋁）板，而成為散熱印制電路板，常用的散熱印制電路板如圖所示。圖（a）為在印制電路板上敷有導熱金屬條的導熱條式散熱印制板，圖（b）為在印制電路板上敷有導熱金屬板的導熱板式散熱印制板；圖（c）為導熱板安裝于印制電路板的上方，與元器件緊密接觸。

4－6  機箱的熱設計
    機箱熱設計的任務是在保證設備承受外界各種環境和機械應力的前提下，采用各種必要的散熱手段，最大限度的把設備產生的熱量散發出去。
    常用機箱的形式主要有密封機箱、通風機箱和強迫風冷機箱，強迫風冷機箱又可分為箱內強迫通風和冷板式強迫風冷兩種。四種機箱的特性及適用范圍如表所示。
密封機箱、通風機箱和強迫風冷機箱特性表

熱設計培訓資料下載：西交大_電子設備熱設計.pdf

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