电子元件芯片工作过程中的对流散热原理
发布时间：2018-8-15 来源： 电子散热器 站点：http://www.js-hongtu.com |
电子元件芯片工作过程中的对流散热原理：散热器的散热形式主要有辐射和对流两种形式。辐射换热：热能用辐射形式传播，不需要借助任何介质，可以在真空状态下传播，比如太阳的热能经过宇宙传到地球上。对流换热：通过空气或其他介质传播热能，比如对流散热器将空气加热。空气将房间内一切物品加热，对六器主要依靠空气运动传播热能。
电子元件的芯片的高度集成，工作时产生的热量通常情况下是通过空气对流来进行散热的。尤其现在市场上对功能要求越来越多，体积要求越来越小。今天的元器件得以快速地向小型化.高功能.与高效率发展.高性能的元器件在高速度运行下会产生大量的热,这些热量必须立即去除以保证元器件能在正常工作温度下以最高效率运行.因此热传导相关技术随着电子工业的发展不断地受到挑战.高温或内部功耗产生的过多热量可能改变电子元件的特性并导致其关机、在指定工作范围外工作，甚或出现故障。电源管理器件(及其相关电路)经常会遇到这些问题，因为输入与负载之间的任何功耗都会导致器件发热，所以必须将热量从这些器件中驱散出来，使其进入PCB、附近的元器件或周围的空气。即使在传统高效的开关电源工业设计中，当设计PCB和选择外部元器件时，也都必须考虑散热问题。
传统意义上所称的辐射散热器，是指辐射散热器在总散热量中占相对份额的散热器，目前通常最典型的辐射散热器如铸铁、钢制柱式散热器、铜铝复合散热器等等，其中依靠辐射作用所传播的热能只占30%，另外70%热能是以对流式传播的。而对流散热器是基本无辐射换热(或极小)的散热器，如佛瑞德铜管对流散热器，铜管对流散热器利用热空气轻，向上流动的原理，空气循环达到全房间的升温，比辐射式的电子散热器更加舒适、升温更快。
设计电源管理电路时，在考察散热问题之前对热传递进行基本了解是很有帮助的。首先，热量是一种能量，会由于两个系统之间存在温差而进行传输。热传递通过三种方式进行：传导、对流和辐射。当高温器件接触到低温器件时，会发生传导。高振幅的高温原子与低温材料的原子碰撞，从而增加低温材料的动能。这种动能的增加导致高温材料的温度上升和低温材料的温度下降。
在对流中，热传递发生在器件周围的空气中。在自然对流中，物体加热周围的空气，空气受热时膨胀形成真空，导致冷空气取代热空气。因此形成循环气流，不断将器件的热量传输给周围的空气。另一种形式是强制对流，例如风扇主动吹冷空气，从而加速取代暖空气。当物体将电磁波(热辐射)发送至周围环境时就会产生辐射。辐射热量无需介质传递(热量可以通过真空辐射)。在PCB中，热传递的主要方法是传导，其次是对流。
当处理功耗相对较大的器件时，通常有必要估算机箱外壳散热器的开关电源管理电路的温度。使用通用热阻可以很好地比较采用相同封装的相似器件，但很可能得不到准确的温度预测。因此，通常有必要采用复杂的热计算或直接测量热阻的方法。在知道热阻之后，利用器件功耗的逐步变化和监控器件温度可以计算器件热容。这样可以更准确地估算由于瞬态热事件导致的器件温度。本文中列出的示例是通过使用高电流白光LED闪光驱动器而完成的，但也同样适用于其他电源管理器件，包括以脉冲方式工作及专为长时间工作而设计的器件。
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