前言
首先非常感谢面包板社区给我试读的机会,让我能够畅游热设计的世界,同时感谢机械工业出版社给予我这本精美的书籍,下面我给大家分享一下读书心得。
刚收到书的时候,我的内心是非常喜悦的,一直想探索一下热设计,我们是做LED驱动电源的,很多情况下会做温升测试,自然是离不开热设计,总体来说,这本书对我来说非常有用。
大致翻阅了一下目录,觉着作者非常有意思,将生活和工作过程的热做类比,把晦涩难懂的理论知识转换成我们能够读懂的大白话,我想这对于我来说是非常有用的,我不喜欢看很多难懂的理论名词,感觉很枯燥无味,李工幽默风趣的语言表达倾向于生活化,为热设计这个领域书籍增添一抹亮色,浅显易懂,受益匪浅!
第一章 热基础知识
这一章讲热相关的基础知识,从传热学到流体力学的基础名词解释,讲到热传导,热阻,热对流,热辐射,流体流态和流动阻力等,其中我比较喜欢的一部分是封装芯片的热阻,我最近也在研究芯片热阻,简单来说热阻就是元器件厂商把内部结点温度和外部表面某点的关系给出来,我们可以通过这个关系计算我们通过模拟使用环境得到的发热量。
这就是和工作相关的内容,学以致用!
第二章 热设计基础
主要是从几个方面讲述热设计流程。
①了解产品的使用环境条件
②了解元器件规格书最大允许温升
③大致计算一下发热量过高的元器件,评估热损耗,比如说LED来说,输入功率有70%转化成为热量,仅有30%转化为光能量。
④选择合适的技术散热,比如风冷,液冷。
1)风冷
自然对流冷却像手机等,强迫对流冷像风扇等使流体冷却;
2)液冷
浸没式直接冷却像服务器浸泡在冷却液中,液冷板间接冷却,通过液冷板传递热;
3)噪声的考虑
比如说要求静音,不能使用大功率风扇等;
4)防护等级的考虑
比如室外的通信基站防护等级要求IP54,自然会做成密闭性壳体,那内部元器件无法通过外部空气来冷却内部高温元器件。
5)小型化
越来越多的产品要求小型化,一旦体积压缩,必然会减小外表面面积散热。像金属热导率很高,但是密度大,可能无法用在手持设备上。
6)整体设计的考虑
需要考量结构,电子协同合作,比如说高密度的电子元件布置,好处是有利于电信号的传输,但是过高的功率密度同样会带来热设计的挑战。结构会因为产品的结构强度限制散热器的尺寸和重量。
7)验证
验证的过程是把电子产品在最恶劣环境下进行温升测试,可以使用红外热像仪发现板级的温度偏高的元器件,确认热点位置,之后采用热电偶法测试温度,从而控制元器件内部结点温度。
第三章 散热元件
1、主要是目前市面上比较广泛使用的散热元件,主要有风扇,散热器。
1,散热器常见的材料
铝,特点是储量金属元素最丰富,质量轻,抗腐蚀性器,热导率高,很适合作为散热原材料,加入一些金属形成铝合金,可以提高硬度。
2,散热器加工工艺
主要有CNC,铝挤型,压铸,铲齿,插齿,扣Fin等。
3,散热器表面处理工艺
主要有阳极氧化,喷砂,镀化学镍,烤漆等。
2、导热材料
导热材料主要有导热硅脂,导热凝胶,相变材料等等
3、冷板
冷板主要是用于空气,水的热交换器,广泛应用于电子产品中。
第四章 热仿真软件
1,热仿真是基于对产品可靠性和性能的考虑,但是希望获得产品内部的温度,速度等信息。这就衍生出一种仿真软件,利用数学计算流体动力学建立起产品模型,通过输入相关参数,比如说材料属性,对发热元器件赋与热量,设定流体流态等等就能得到需要的温度,速度等。
第五章 热测试基础
1,当我们做出实物以后,会对所需要的实物进行热测试,大致会经历三个阶段。
第一,初步方案测试
大致了解热设计初步方案的有效性,确定切实可行的热设计方案。
第二,优化方案测试
当产品进入到详细设计阶段之后,通过测试对产品详细的热设计方案进行评估和优化。
第三,产品验证测试
主要目的是检验电子产品热设计的合理性和有效性,了解电子产品所能达到的性能指标,即验证产品是否满足热设计验证判定标准。
2,热测试需要的工具
主要有热电偶,恒温恒湿箱,红外热像仪,风洞等。
第六章 消费电子产品的热设计
主要有智能手机和笔记本电脑
1,智能手机
通过拆解小米10,它的热设计方案可以简单概括为:软硬兼施,在有限的空间内,它采用了VC均温板,石墨片,铜箔,导热凝胶,导热硅脂和石墨烯导热片齐装上阵。
2,笔记本电脑
通过拆解M4800,采用的是热管散热模组和离心风扇的冷却组合,热设计核心关键是合理的元器件布局架构。
关于以后的细节内容,后续再阅读分享给大家,谢谢大家的观看!