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电子元件散热技术——空气冷却

信息来源:ic-123.com  时间:2019-02-02  浏览次数:78

如今电子产品已经进入千家万户,给我们的生活带来了极大的便利,各种电子产品更是层出不穷。

随着电子及通讯技术的迅速发展,高性能芯片和集成电路的使用越来越广泛。电子器件芯片的功率不断增大,而体积却逐渐缩小,并且大多数电子芯片的待机发热量低而运行时发热量大,瞬间温升快。高温会对电子器件的性能产生有害的影响,电子器件散热技术越来越成为电子设备开发、研制中非常关键的技术。电子器件散热的目的是对电子设备的运行温度进行控制(或称热控制),以保证其工作的稳定性和可靠性。

空气冷却技术是目前应用最广泛的电子冷却技术,包括自然对流空气冷却技术和强制对流空气冷却技术。自然对流空气冷却技术主要应用于体积发热功率较小的电子器件,利用设备中各个元器件的空隙以及机壳的热传导、对流和辐射来达到冷却目的。

自然对流依赖于流体的密度变化,所要求的驱动力不大,因此在流动路径中容易受到障碍和阻力的影响而降低流体的流量和冷却速率。对于体积发热功率较大的电子器件,如单一器件功耗达到7 W,板级(印制电路板)功耗超过300 W时,一般则采用强制对流空气冷却技术。强制散热冷却方法主要是借助于风扇等设备强迫电子器件周边的空气流动,从而将器件散发出的热量带走,这是一种操作简便、收效明显的散热方法。提高这种强迫对流传热能力的方法主要有增大散热面积(散热片)以及提高散热表面的强迫对流传热系数(紊流器、喷射冲击、静电作用)。对一些较大功率的电子器件,可以根据航空技术中的扰流方法,通过在现有型材散热器中增加小片扰流片,在散热器表面的流场中引入紊流,可以显着提高换热效果。

传热技术发展到今天,强制空冷散热器的设计优化已十分成熟,结合热管技术、热电制冷技术、空气射流技术等,极大地强化了空冷技术的冷却能力。空气射流冲击技术是近年高效空气冷却技术领域的研究热点,是大幅度提高空气对流换热系数的有效手段,射流冲击不同于传统的强迫风冷技术,它能在局部产生极高的对流换热效果。实验结果表明,射流冲击的对流换热系数几乎比传统强迫风冷技术提高了一个数量级,与强迫液冷换热系数相当。所以空气射流冲击技术是冷却局部高功率密度器件的理想方式,也是传统冷却方式的一次革命性改进。

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