第三次课
第三节 电子设备的散热
一、概述
1、发热原因：输入功率一部分转化为热能，使电子设备的元器件温度升高。从而使性能变坏，甚至烧毁。
2、温度对晶体管的影响：对性能（放大倍数）影响；对寿命的影响。见图
3、常用元器件允许的{zg}温度：见表
二、传热的基本知识
三种导热、传热的方式往往只考虑一两种主要而忽略次要。
1、热传导
A、热传导过程及原因
物体内部或两物体接触面之间的热能变换；温度不同而不是热量不同
B、热传导的传热量计算

说明：
①Q指单位时间、单位长度内通过面积S的热量。除以L的原因：越长越难传热所以热量越小，成反比。
② 指单位时间内通过面积为S长度为L的热量（热功率）
③导热系数λ：表示材料导热能力的物理量
物理意义：指单位时间、单位面积、单位长度、单位温差的热量。瓦/（米.摄氏度）
单位得来：瓦/（米.摄氏度）=瓦*米/（米*米*.摄氏度）此处单位长度因为成反比所以变成乘了。
例如：3米长的材料在单位时间单位面积单位温差下通过6W则1米长通过的肯定是3米长的3倍所以：单位时间单位面积单位温差单位长度的热量

为乘。
绝缘材料划分：值小于0.23
C、热阻：热流途径上的阻力。包括接触热阻和传导热阻
接触热阻
①定义：接触面之间热流途径上的阻力。
②形成：空隙充满空气
③公式： 其中 为接触传热系数（主要从中找出提高热传导的措施而不是要求计算）
传导热阻
①定义：同一材料内部热流途径上的阻力。
②相关因素：材料导热系数、导热面积及导热路径长度有关。
③公式：
总热阻：
此时传导传热可表示为
D、加强热传导散热的主要措施
①、选用导热系数大的材料。
②、扩大热传导零件间的接触面积，增加接触压力，接触面光滑平整。还可以在接触面间涂硅脂导热膏或垫入软金属箔，以提高接触质量、降

低接触热阻。
③、尽量缩短热传导路径
2、热对流
A、热对流的过程。
①热对流：流体的流动形成对流。流体和流体、流体和固体间对流
指流体与高温物体表面直接接触时，相互间所进行的热能交换。也可指冷热流体间的对流
②分类：自然对流和强迫对流。
自然对流：因为冷热流体的密度不同，热流体上升，冷下降形成下下置换位置的自然运动，从而带走热量。
强迫对流：流体在外力作用下进行的对流。如鼓风机、水泵等。本课程主要是自然对流
B、对流换热的大小。固体表面和流体间的换热量与其间的温差及接触面积成正比，对流散热所传递的热量遵从牛顿定律：
①牛顿定律：
②对流换热系数α：表示当固体与液体的温差为1度时，在1平方米的表面积上，每秒钟由流体从固体表面带走热量的焦。表示对流换热能力大

小的物理量。
③影响对流的因素很多：液体介质性质、对流的类型、液体的速度、散热物的形状、流体与物体的相对位置等。
C、加大对流换热的措施
①加大温差，即降低物体周围对流介质的温度
②加大散热面积。
③合理布局，如正确安排进出风孔的位置，把元器件安排到有利于对流的位置上，气流要畅通
④加大流体流动的速度。
3、热辐射
A、热辐射的过程。
①定义：以电磁波辐射的方式进行热能交换。
②辐射换热过程：只要有温度就有热辐射，即任何物体都在不断地辐射能量；辐射的能量会被反射、吸收、穿透该物体；物体是吸不是放热与

吸收和放射有关。
B、辐射传递的热量的大小：与温度的四次方成正比。
公式：
C、增加辐射换热的措施
①粗糙表面比光亮表面的辐射能力大：在零件表面或散热片上涂覆黑色或有色粗糙的漆。
②加大辐射体与周围环境的温差
③加大辐射体的表面积。
三、电子设备的自然散热
散热：利用热的传导、对流及辐射把电子设备中的热量散发到周围环境
散热方式：自然散热、强迫风冷、液体冷却、蒸发冷却、半导体致冷、热管冷却等。
自然散热：通过合理的元器件布局及合理的开通风散热孔，合理的元器件、机壳表面状态，利用元器件和设备的机壳的传导、对流、辐射把热

量散发到周围环境中去，保证电子设备在允许的温度范围内正常工作。
自然散热的优点：经济、无噪声、可靠性高
1、电子设备的自然散热的热流途径：用方框图表示出来
从散热的角度看，电子设备的外壳分为两种形式：封闭式及敞开式
A、封闭式设备的散热途径
分为内部散热途径和外部散热途径。
B、敞开式设备的散热途径
分为内部途径、外部途径、机内外直接对流。
2、电子设备内部元器件的散热
让发热元器件表面的热量迅速有效地传到机壳或直接到周围环境中
1）、电阻：
A、因素：基本形式、尺寸、功率损耗、安装位置、以及环境温度有关。
B、方式：通过固定连接片或线线二端的传导及本身的辐射对流进行。
C、方法：
①安装时缩短两端引线，有时在电阻与印制板间垫上导热垫片。
②尽量使轴线垂直于气流，以增加气流与电阻的接触面。
③电阻表面涂以无光泽粗糙漆
④加大与其他元器件之间的距离。
2）、电容
A、受温度影响大，应远离其他高温元件
B、降低承压比（实际电压与额定电压之比）
3）、变压器
A、来源：磁滞损耗和绕组的电阻
B、传导散热的途径：
①对无罩：良好接触
②对有罩：接触良好
③对流：垫高、开孔、
④辐射：涂漆。
4）、晶体管集成电路
A、散热：管壳、外壳、本身引线的对流、辐射、传导和加散热器。
B、加散热器的界限：功率小于100mW或热流密度小于0.6W/cm2
5）、元器件的布局与散热
A、元件间保持一定的距离
B、集成电路中功率大、发热量大的入在气流的入口处，这样温度均匀
C、布置元器时不耐热的放在气流上游，本身发热又耐热的下游
D、通路上：不应有大面积构件，构件大时要做成空格状。
E、较多印制板应垂直安装。
3、电子设备机壳的热设计
是解决自然散热的外部途径
A、选择导热性能好的材料做机壳
即选择导热系数高的材料
B、选择合适的机壳表面状态，以增加热辐射的能力
宜采用粗糙的表面，并涂以无光泽漆。色彩据需选择，对辐射能力影响不大。
C、开通风散热孔，以加强对流散热
合理开通风孔要注意三个问题：
①通风孔的位置
开在顶和底部且分处两侧；防气流短路；对准发热元器件。
②通风孔的形状
冲孔；网格；百叶窗
③通风孔的大小

四、功率晶体管的散热
功率晶体管指使用功率大于1W的晶体管，要装散热器。对热流密度大于0.6W/cm2的集成电路同样适用于此方法和结论。
1、散热途径
A、带散热器的晶体管模型
①已经标准化的两种：铝型材散热器、叉指型散热器
②晶体管结构示意图
③由示意力画散热途径方框图
④由方框图画热路图
画出热路图并写出相应的总热阻、散热器热阻的公式。
讲解例2-2.会看铝型材散热器表：耗散功率与散热器热阻两列一对。