空气冷却散热器的布局设计

　　空气冷却散热器的布局设计
　　空气冷却散热器的冷却方式包括空气自然对流冷却(常称自冷)和强迫空气冷却(常称风冷)两种。从“……基本原理(2)——风冷散热器选用基础”帖子中可得出两个结论：
　　1，风速大于6米/秒后，热阻随风速增大下降极少，一般设计最大风速定于6米/秒即可。
　　2，散热器长超过400毫米后，再加长于降低热阻贡献极微。一般设计长度不宜超过400毫米。从另一角度讲，散热器越长，风阻越大，对风机要求越高。所以过长的散热器设计是不合理的。
　　总之，风速与长度对散热的贡献不是线性的、不成正比。
　　根据上述第2点结论，在电力电子设备中散热器的使用与它的布局中有几点值得注意的地方：
　　1，自冷条件下，散热器靠热空气上升、冷空气下降的自然对流来散热。所以散热器的翅片要顺着对流方向安排，即上下安排，不要横着。
　　2，风冷条件下的风冷系统包括：散热器、风机和风道。三者缺一不可。所谓风道，即是迫使空气必须在“风道”这条通道里通过，即便前面有散热器，有阻力。流动的空气有如电流，哪儿阻力小就往哪儿走。如没有“风道”风就会绕过阻力大的散热器。此时，散热器的翅片间隔中就很难进风。风冷条件下，空气靠风机推动，散热器横放竖放都行，只要翅片方向顺着风道中的风向就行。
　　3，现今模块式电力电子器件大量应用，如大功率Igbt、整流管、晶闸管等。它们的导热底板是绝缘的、不导电。有这样的设计，即把一台设备中全部模块式电力电子器件安装在一块散热器上，这样安排实为不妥。最大的问题是结构不合理、空间利用率低，散热器长度过长，随之带来的是拆装困难、维修不便。
　　应该推荐的比较先进的是电气设备组件化或模块化结构设计。即把整机所有部件按功能分成若干个“功能单元”如变频器中把整流桥或逆变桥中的一个桥臂或两个桥臂串联加上保护器件组成一个组件(模块)(见图一)。高压变频器是由若干个低压变频器输出串联而成，每一个低压变频器就可制成一个功能独立的“模块”(见图二)。一个大电流输出的三相全波整流桥可以分成“送风单元(模块)”、“主回路单元(模块)”、出风风道(风道内安装阻容保护的大电阻)三大部分(见图三)。这种结构的机柜空间利用十分紧凑，每个模块或组件拆装又十分方便。在这种结构中，电力电子器件分别安排在若干个散热器上，散热器的长度一般较短，风速容易提高，散热效率也高。
　　4，在实际设计中由于某种原因，散热器必须做得很大或较长。此时也有办法提高散热效率。此法是：在翅片长度方向，横切出宽窄2到4毫米的若干个缺口，一般缺口位置相隔150到200毫米(见图四)，均分，且不能影响其他功能。缺口要切到底板为止。保证底板仍相连，是完整的一块，不影响上面电力电子器件的安装。其目的是把一块较长的散热器改成底板还连在一起的若干块较短的散热器，使散热器在保持原型情况下明显地减小它的热阻。
　　这次只讲散热器的布局。文中提到的风机和风道将另文描述。

此主题相关图片如下：10.13-4.jpg



此主题相关图片如下：10.13-5.jpg



此主题相关图片如下：10.13-6.jpg



此主题相关图片如下：10.13-7.jpg

文章来源：中国电力电子椿树朱英文。技术宅拯救世界特约顾问，转载请注明出处，否则追究法律责任