强制对流散热片设计
上一篇 / 下一篇 2007-06-23 02:37:21 / 个人分类：电子散热
随着散热的需求日益增加，散热片的效率需要进一步提升，基本上可透过两个方式来改善，第一个方法是增加热传系数h，第二个方法则是增加散热面积，可由牛顿冷却定律说明。
q=hA(Theat sink-Tair)
热传系数可以透过几个方法增加：
(1) 增加空气流速这个是很直接的方法，可以配合风速高的风扇来达成目的，但是须注意当鳍片变密或是形状形成阻碍时，会造成流阻，形成背压或回流，产生噪音及灰尘。
(2) 平板型鳍片做横切将平板鳍片切成多个短的部分，这样虽然会减少散热片面，但是却增加了热传导系数，同时也会增加压。当风向为不定方向时，此种设计较为适当。
(3) 针状鳍片设计针状鳍片散热片具有较轻及体积较小的优点，同时也有较高的体积效率，更重要的是具有等方向性，因此适合强制对流散热片，如图一所示。鳍片的外型有可分为矩形、圆形以及椭圆形，矩形散热片是由铝挤型横切而成，圆形则可由锻造或铸造成型，椭圆形或液滴形的散热片热传系数较高，但成型比较不易。
(4) 冲击流冷却利用气流由鳍片顶端向底部冲击，这种冷却的方式可以增加热传导性，但是须注意风的流向配合整体设计。
此主题相关图片如下：
（1）针状鳍片散热片
此主题相关图片如下：
（2）辐射状鳍片散热片
对于常见的风扇置于散热片上方的下吹设计，由于须配合风扇特性，因此需做更精确的设计。轴流风扇由于有旋转效应，同时轴的位置风不易吹到，因此许多散热片设计成辐射状，如图二所示。也有些散热片的顶端设计成长短不一或是弯曲的形状用以导风。另外种方式是采用侧吹的方式，一般而言，侧吹方式的散热片由于气流可吹过鳍片，而且流阻较少，因此对于高且密的鳍片而言，配合顶端加盖设计以防止气流旁通（bypass），侧吹式比下吹式可有更好的效果。但是由于占用了侧面空间，因此减少了散热片鳍片数目。特殊型式的风扇设计时最好配合CFD 模拟，以确认散热片形状所造成的效应，同时应配合实验验证。另一方面，强制对流散热片的设计还须注意系统风向及机构配合，利用系统风散热、注意其它零件造成的流阻以及利用外壳等部份做进一步散热，以节省空间。
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