作为一名热设计咨询,在培训学员的过程中,我经常被问到这样一个问题:在产品设计初期,作为一名没有任何经验的工程师,我怎么判断产品需要用那种散热方式?
对于工作多年、有丰富设计经验的工程师而言,散热方式的选择似乎并不复杂——只需要知道几个边界条件,心中预估,即有大致的谱了。我尝试了很多办法将这种思考过程简化成一种绝对可靠的方法,但都没有成功。最终得到的结论是:你必须具体问题具体分析。没有一个普适的公式可以从容地判断出哪种方式是合理的。前文所述的所谓“心中预估”,实际上综合了导热材料性能、常规散热器效率、常规风扇性能,以及噪声、防尘、防水等各种因素的快速综合评估,而一个公式或者三两句话,显然不能把这些因素全部揉进去。
热设计作为一个综合性非常强的学科,这一阶段的快速评估,可谓将这种多学科属性发挥到极致了。面临那些对热设计没有任何概念的新人,确实勉为其难。
下图显示的热流密度值,强迫空气的对流换热系数从0~0.3W/cm2,这个公式,到底怎么用?这张图当然有其关键且重要的指导意义,但可以下定论:它并不能指导工程师去选择合适的散热方式。
决定产品散热方式的三要素:1)产品使用环境;2)产品功率密度;3)产品温度要求。在产品立项开发初期,必须确认这三个边界条件,以便得出合理的结论。
说到这里,大家可能会很失望,为什么不能给出一个简单的公式,让你一看,就能确定你的产品该用哪种散热方案。作为技术研发,我们必须严谨,一个负责任的答案是:它真的不存在,要想知道,你必须进行大量的测试工作。你会发现,随着经验的逐渐丰富,你应对这一问题会越来越轻松。
作者:陈继良 仿真秀专栏作者
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