确定机箱是否是合适的散热器?

电器工程 散热器 热的 冷却
2022-01-05 19:01:48

我为一个小型 USB 供电的 DAC 项目拿起了一个可爱的小铝盒……

项目箱

...在将它放在一起时,我注意到盒子的侧板触感非常凉爽,由厚铝制成,外观设计很有前景:

底盘墙

我有几个可能需要冷却的潜在 IC,这取决于设计/原理图将我带到哪里,我想知道如何确定这些面板是否可以用作散热器?我不希望它们的功能几乎与实际的散热器一样好,但是对于较小的 IC(稳压器等),知道该选项的存在会很方便。

有没有一种方法可以像这样以数学方式计算面板的热阻,或者只是运行一些温度测试的最佳方法?

4个回答

将外壳用作散热器是一种常用方法,但必须了解一些事项。

  1. 正如 Laptop2d 所提到的,很难对机箱的热特性进行建模,实验测量可能是谨慎的。

  2. 散热器依靠气流工作。由于这些板是平的,因此很有可能有人会将盒子安装在隔热的东西上……例如,推回干墙。如果这是您自己的东西,并且您可以控制气流,那可能没问题。否则,您可能需要在板上添加功能以防止发生并设计它在最坏的情况下工作,否则事情可能会失败甚至着火。

  3. 盘子会变得多热。尽管散热器可能足以让您的电子设备正常工作,但板本身可能摸起来很热,甚至热到足以导致皮肤灼伤。任何外表面都必须保持在合理的温度下,这一点很重要。

  4. 物理学规定该板将在温度下膨胀。在某些情况下,这可能会导致不幸的机械副作用。(原谅双关语……)

您的侧板是最简单形式的散热器的经典示例 - 平板。计算其热阻(W/K)的简单公式为: $$R_{th} = \frac{3.3}{\sqrt{\lambda \cdot d}}C+\frac{650}{S}C$$在哪里:

\$d\$ - 板厚,mm,

\$\lambda\$ - 导热系数(铝为 237 W/mK),

\$S\$ - 板的面积,单位 cm\$^2\$ - 在你的情况下你应该假设只有板的一侧散热,

\$C\$ - 取决于版面和定位的系​​数:水平生版1.0,垂直生版0.85,水平黑化0.50,垂直黑化0.43。

当然,正如我们一直在谈论传热一样,没有一个简单的答案,因为这一领域的大多数方程都是经验性的。对于(可能)更准确的解决方案,请查看本文的示例:http ://www.heatsinkcalculator.com/blog/how-to-design-a-flat-plate-heat-sink/

问题是您需要对整个盒子和空气进行建模,以得出一个合理的数字来确定机箱可以散发多少热量。

您可以将其建模为无限热沉(在室温下),然后使用封装的热结系数和您将要沉入盒子的导热膏或焊盘的热阻。

或者,如果计划要求散发大量热量,则可以将盒子建模为热阻。铝是 205.0 W/(m K),但问题是空气围绕着整个盒子,所以要真正模拟这个,你需要总结许多不同点的所有热阻,因为空气的热导率为 0.024 W/(米·K)

根据经验,将电阻器连接到侧面并测量它可能会更容易。

从热学的角度来看,机箱可能就足够了。如果是的话,您可能需要对设备进行电气隔离。像 Beta 氧化铝、云母、Silpad 等材料是电绝缘体和热导体。有限的热导率会给你带来热损失与直接金属螺栓连接相比。请记住,尽管是电隔离的,但耗电的半导体仍会与外壳电容耦合。如果涉及高频方波,那么您漂亮的小铝盒将是一个很好的天线,您可能无法通过辐射 EMC。机箱散热在老式线性电路中更为常见。