电子产品热管理方案设计思路与多案例图参考

电子产品热管理方案设计思路与多案例图参考

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/jl573527993/article/details/144588843

电子产品热管理是确保设备稳定运行的关键环节。本文系统地介绍了热管理方案设计的各个环节，包括热设计指标、散热方式评估、系统布局设计、理论计算、风道/水道设计、导热路径规划和器件选型等。通过详细的技术分析和案例说明，帮助工程师提升专业技能，优化产品设计。

热管理方案设计的主要内容

热设计方案是整个热设计过程的核心，是将热设计输入的抽象指标转化成具象的模型，不仅涉及到系统的摆布，器件选型，方案的布局，同时还涉及到成本及加工工艺、材料等信息。热设计方案是处于热设计输入到热仿真的中间过程，后续所有的热作业过程都是基于热设计方案展开的工作，可以说是热设计方案的延续。

方案设计主要关注以下内容：

1. 热设计指标或输入信息
2. 散热方式评估
3. 系统整体布局设计
4. 热设计理论计算
5. 风道or水道规划设计
6. 内部导热方式与路径设计
7. 器件选型

详细设计步骤

1. 热设计指标或输入信息

项目的热设计相关工作是基于热设计输入指标、基于项目的需求分析而来的。可以从产品开发说明书需求或技术规格等内容中提取。例如，3KW IP65 OBC项目的初步仿真设计基本条件如下：

• 进水口流量：0.5L/min
• 进水温度：25℃
• 环境温度：25℃
• 热源：200W *2
• 材料：AL6061

2. 散热方式评估

• 根据行业内的竞争对手公司产品或竞品散热方案
• 根据发热功率的体积功率密度或平面热流密度来选择散热方式

不同散热方式表面热流密度对应的温升曲线示意：

叶脉冷泵在水冷板设计上的启发与仿真验证：

3. 系统整体布局设计

根据产品功能，产品可分成几大部分，每一部分的发热器件具体要求。比如损耗大小，布局的便利性：

内部布局需要考虑安规要求：

外观可以做一些拉丝、阳极氧化、电镀、喷砂、电泳、喷漆等表面处理，让外观符合客户要求。组装工艺得满足产线能快速、便利生成的需求，同时要能达到实际使用场景的稳定性要求：

4. 热设计理论计算

• 系统风量或液体流量计算，风扇及水泵的选型
• 进出风口或进出水口截面积、开孔率等计算
• 噪音估算
• 换热系数计算，涉到雷诺数，风速，物性参数等判断层流与紊流
• 散热面积计算，比如散热器的面积满足支撑散热需要
• 热阻的计算，比如散热器的热阻，材料热阻，对流热阻等

5. 风道or水道规划设计

风道的规划设计方法，结合某大厂（据说是华为）热设计规范文档，以及个人项目经验，汇总整理。以下是风道设计的一些基本原则：

• 尽量采用直通风道，避免气流的转弯
• 尽量避免骤然扩展和骤然收缩
• 进出风口尽量远离，防止气流短路
• 在机柜的面板、侧板、后板没有特别要求一般不要开通风孔
• 为避免上游插框的热量带入下游插框，影响其散热，可以采用独立风道，分开散热
• 风道设计应保证插框单板或模块散热均匀
• 对于并联风道应根据各风道散热量的要求分配风量
• 要避免风道的高低压区的短路

6. 内部导热方式与路径设计

内部导热方式，思路是从降低热阻的角度考虑，规划从热源到外壳的热量传导路径的选择，从多条路线进行热传导，并对传热路径中的材料进行选型，同时需要考虑界面连接的固定方式。

7. 器件选型

经过上述方案的计算及设计，确定零件的材料，表面处理工艺等信息。