产品的热设计Thermalintroduction讲解学习
产品的热设计培训资料学习
自然对流的对流表面换热系数大）；
– 选用有利于增强对流换热的流体作为介质（液体比气体的对
流换热能力强）。
2016/7/27
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热设计的基础知识
v增强辐射散热的主要措施
– 在零部件或散热片上涂覆黑色粗糙的漆，增大其辐射系数，
从而增强辐射能力；热敏感元件的表面应做成光亮的表面， 减小其辐射系数，从而减小吸收辐射热量；
瓷
0.71 35
0.5 1-4 370 0.03
铁 27 氧化铍
272.1
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热设计的基础知识
v接触热阻
Heat sink
Actual contact area < 2% of apparent contact area
Heat source
• Surface should be smooth • Use thermal interface material • Apply pressure
– 加大辐射体的表面积； – 设法降低设备周围的温度，加大辐射体与周围环境的温差。
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热设计的基本要求及设计准则 • 热设计的实施过程
热设计的实施过程
产品规格定义和 产品系统设计阶段
产品开发阶段
整机试装阶段
初步热设计
详细热设计 测试验证和设计改进
散热方式 散热风道方案 均部热荷载下的单板温度 分布—指导单板器件布局
详细风道设计方案 单板关键芯片热分析 和温度控制 散热器的选择和分析
热设计验证 解决遗留的、牵涉 面小的散热问题
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热设计的基本要求及设计准则
产品的热设计PPT课件
Heat transferring by solid medium
Convection
Transferring energy between solid surface and fluid Mass transport Natural (free) convection Forced convection
Natural convection & Forced convction
hc of air, natural convection: 0.0015~0.015 W/in2℃ forced convection: 0.015~0.15 W/in2℃
4
Radiation
Qa = εσAF1-2( Ts4 – Ta4)
5
Thermal Resistance
R=V/I
V: voltage = ΔT: temperature difference I: current = Q: heat
Conduction
Rk = ΔL/KAk
Convection
Rs = 1 / hcAs
Radiation
Ra = (Ts – Ta) /εσAF1-2( Ts4 – Ta4)
6
Basic Concepts for NB Thermal Design
Thermal Design Target
Thermal design must meet thermal spec. of CPU, all key components (HDD, FDD, CD-ROM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, Audio…) in each user conditions
《产品热设计基础》课件
02
产品热设计概述
产品热设计定义
总结词
产品热设计是指针对产品进行热源分析、热传递路径规划、散热方案设计等工作的过程。
详细描述
产品热设计是对产品中存在的热问题进行系统分析和优化设计的过程。它涉及到对产品中热源 的识别与控制，热传递路径的分析与优化，以及散热方案的制定与实施等多个方面。
产品热设计的重要性
03
产品热设计的基本理论
热传导理论
总结词
描述热量在物体中如何传递的物理现象。
详细描述
热传导是热量在物体内部通过分子振动的方式传递的过程。当物体各部分之间 存在温度差时，热量会从高温部分传递到低温部分。热传导的速率与材料的导 热系数、温度差以及物体的几何形状有关。
对流换热理论
总结词
描述流体与固体表面之间热量传递的物理现象。
THANKS
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产品热设计的新技术与发展
05
趋势
热管技术
总结词
高效传热技术
详细描述
热管技术是一种高效的传热技术，利用封闭管内的液体或气体循环，将热量从一端传递 到另一端。由于其高效传热性能，热管技术在产品热设计中得到了广泛应用，如散热器
、热回收系统等。
热管技术
总结词：广泛应用
详细描述：热管技术广泛应用于电子设备、航空航天、能源转换等领域。在电子设备中，热管技术可以有效解决散热问题， 提高设备稳定性和寿命。在航空航天领域，热管技术用于控制高温环境下的温度，保证设备的正常运行。在能源转换领域， 热管技术用于回收余热，提高能源利用效率。
《产品热设计基础》 ppt课件
目录
• 引言 • 产品热设计概述 • 产品热设计的基本理论 • 产品热设计的实践应用 • 产品热设计的新技术与发展趋势 • 案例分析
产品的热设计方法
产品的热设计方法介绍为什么要进行热设计？高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
介绍热设计的目的控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。
最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
在本次讲座中将学到那些内容风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。
授课内容风路的设计方法20分钟产品的热设计计算方法 40分钟风扇的基本定律及噪音的评估方法 20分钟海拔高度对热设计的影响及解决对策 20分钟热仿真技术、热设计的发展趋势 50分钟概述风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。
产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。
风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。
海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。
热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。
热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。
风路设计方法自然冷却的风路设计设计要点✓机柜的后门(面板)不须开通风口。
✓底部或侧面不能漏风。
✓应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
《热设计讲座》课件
热设计对可持续发展的 影响
探索热设计对环境可持续性和 能源节约Βιβλιοθήκη 影响。6. 热设计未来趋势
热设计未来趋势的展望
展望热设计在未来的发展方向和趋势。
热设计未来趋势的挑战
探讨热设计在面临的挑战和解决方案。
7. 总结
1 热设计的重要性
总结热设计在工程领域 中的重要性和应用。
2 热设计的发展趋势 3 热设计的未来展望
回顾热设计的发展历程， 探索未来可能的发展方 向。
展望热设计在未来科技 和创新领域的潜力和可 能性。
4. 热设计技术
1
热设计技术的种类
介绍不同类型的热设计技术，如热交
热设计技术的选择标准
2
换、热保护等。
了解在选择热设计技术时需要考虑的
关键因素。
3
热设计技术的创新
探讨当前热设计技术的创新趋势和未 来发展。
5. 热设计实例分析
热设计实例分析的方法
通过案例分析，了解热设计在 现实世界中的应用方法。
热设计实例分析的结果
《热设计讲座》PPT课件
欢迎参加《热设计讲座》！本课件将介绍热设计的概述、基本原理、应用、 技术、实例分析、未来趋势以及总结。让我们一起探索热设计的奥秘。
1. 热设计概述
热设计的定义
了解热设计的概念和作用，以及在现实生活 中的应用。
热设计的背景
探索热设计的历史和发展背景，为我们后续 的学习奠定基础。
2. 热设计的基本原理
热传导原理
深入了解热能是如何通过物 质中的分子传导的。
热辐射原理
探索热能是如何以电磁辐射 的形式传播的。
热对流原理
理解热能是如何通过流体的 对流传输的。
产品的热设计Thermalintroduction-精品
Fiber, mesh, groove, powder
Typical modification of heat pipe
Flattening Bending
Heat Plate
Fan
Structure
Rotator: magnetic blade, shaft Stator: bearing, wire, stainless plate Control circuit
Theory Type
Axial fan Blower fan
Selection
Total cooling requirement
Q = Cp * m * ΔT = ρ* Cp * CFM * ΔT
Total system resistance / system characteristic curve System operating point
Ex. Al = 230 Cu = 380 Mylar = 1.8
Convection
Newtonian cooling Law
Qc = hc As (Ts – Ta) Qc: convection heat transfer rate As: surface area Ts: surface temperature of solid Ta: tmperature of ambient hc: heat transfer coefficient, f(flow type, body geometry, physical property, temperature, velocity, viscosity…)
air from NB inside
硬件知识Thermal-热设计
硬件知识Thermal-热设计导语：电子产品中的器件将电能转化为热能，使温度上升。
虽然造成电子产品故障的原因很多,但高温是其中最主要的因素(其它依次为振动、潮湿、灰尘等)。
温度对电子产品可靠性的影响高达60%,温度降低,产品的可靠性及寿命就会增加，一个粗略的估算是温度每上升10℃，寿命降低一半。
必须加快散热速度,有效地控制产品的工作温度,使其不超过极限范围,并留足够的余量，以提高产品的可靠性并延长寿命。
在我们产品设计过程中时时刻刻都要注意温度的影响，比如选择电阻额定功率、电感额定电流、三极管的集电极耗散功率等等，归根结底都是为了控制温度对器件的影响。
对实际工作温度难以准确把握的，我们常常还要通过温度测量来保证设计的可靠性。
一、热设计基础知识1.热量传递的三种方式热量的传递有导热，对流换热及辐射换热三种方式。
在终端设备散热过程中，这三种方式都有发生。
三种传热方式传递的热量分别由以下公式计算：Fourier导热公式：Q=λA(Th-T c )/δNewton对流换热公式：Q=αA(Tw-Tair)辐射4次方定律：Q=εσA(Th^4-T c^4)其中λ、α、ε分别为导热系数，对流换热系数及表面的发射率，σ为波尔兹曼常数，A是换热面积。
·导热物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观例子的热运动而产生的热量传递称为导热。
导热过程中传递的热量按照Fourier导热定律计算：Q=λA(Th-Tc)/δ其中： A 为与热量传递方向垂直的面积，单位为m2;Th 与Tc 分别为高温与低温面的温度，δ为两个面之间的距离，单位为m。
λ为材料的导热系数，单位为W/(m*℃），表示了该材料导热能力的大小。
一般说，固体的导热系数大于液体，液体的大于气体。
例如常温下纯铜的导热系数高达400W/(m*℃），纯铝的导热系数为236W/(m*℃），水的导热系数为0.6W/(m*℃），而空气仅0.025W/(m*℃）左右。
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Θj-a = (Tj – Ta) / Pcpu Θ j-a : CPU junction to ambient thermal resistance Tj: CPU junction temperature Ta: ambient temperature Pcpu: CPU power
Ex. Al = 230 Cu = 380 Mylar = 1.8
Convection
Newtonian cooling Law
Qc = hc As (Ts – Ta) Qc: convection heat transfer rate As: surface area Ts: surface temperature of solid Ta: tmperature of ambient hc: heat transfer coefficient, f(flow type, body geometry, physical property, temperature, velocity, viscosity…)
Thermal Solutions
➢ Passive thermal solution ➢ Active thermal solution ➢ Hybrid thermal solution
RHE
➢ Remote Heat Exchanger
Basic Concepts for NB Thermal Design
Introduction of Thermal
GGT/RE – Environment Test Team
Primary Mechanic of Heat Transfer
Thermal energy transport:
cause by temperature difference, high T -> low T
Radiation
Heat transferring by electromagnetic waves
Conduction
Fourier’s Law
Q= -KA ΔT/ΔL Q: heat transfer rate A: cross-sectional area of heat flux ΔT/ΔL: temperature gradient K: thermal conductivity (W/mk)
R: thermal coupling factor between Pcpu and Psys
Tj: CPU spec. for Intel: 100℃ Ta: OEM spec., 35℃ Θj-a, Tsys: OEM design dependent, Tsys = 10~15℃
Basic Concepts for NB Thermal Design
Basic Concepts for NB Thermal Design
System Thermal Coupling effect
Θj-a = (Tj – Ta – Tsys) / Pcpu
Tsys: system temperature = Psys *Θ = ΣPi*θi, (i: DRAM, Chipset, HDD, FDD, CD-ROM…)
Natural convection & Forced convction
hc of air, natural convection: 0.0015~0.015 W/in2℃ forced convection: 0.015~0.15 W/in2℃
Thermal Resistance
R=V/I
V: voltage = ΔT: temperature difference I: current = Q: heat
Conduction
Heat transferring by solid medium
Convection
Transferring energy between solid surface and fluid Mass transport Natural (free) convection Forced convection
Characteristic of a good passive components
1. Spreader plate connected to CPU should be as large as possible
2. Temperature variation on spreader plate should be minimal
Characteristic of a good active componentபைடு நூலகம்
1. Air inlet and outlet should be clearly defined 2. Length of air passage through NB should be small to
keep pressure drop low, flow rate high 3. Possible reduce noise level of the fan 4. Design must be capable of venting a portion of hot
Conduction
Rk = ΔL/KAk
Convection
Rs = 1 / hcAs
Radiation
Ra = (Ts – Ta) /εσAF1-2( Ts4 – Ta4)
Basic Concepts for NB Thermal Design
Thermal Design Target
Thermal design must meet thermal spec. of CPU, all key components (HDD, FDD, CD-ROM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, Audio…) in each user conditions