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电热相关知识

大家好,我是广元兄。很高兴和大家分享信号完整性的相关知识。希望大家点赞,分享。有什么问题加微交流学习,微信号【SI_Basic】。

Slogan:一起学习,共同进步!

做电热仿真,有一页设置,上面其实给出了关于热量的参数:传递,导热系数等。

以此,来讲讲关于热的基础知识。

01传导方式

热量传递三种基本方式:热传导(Heat conduction),热对流(Heat convection),热辐射(Thermal radiation)。

02导热系数

导热系数反映的是物质的导热能力,可以理解为物质的固有能力,因为这种能力是由物质的原子或分子结构本身决定的。

产品中所用的PCB板,是FR4与铜组成的复合结构。FR4环氧树脂导热系数0.2~0.8 W/(m·K),铜的导热系数约为400 W/(m·K),PCB板导热系数经验值,平面方向(x-y)的导热系数约为10~45 W/(m·K),垂直方向(z)的导热系数约0.3 W/(m·K)。

铝的导热系数约为237 W/(m·K),导热系数比铜差了好多。那为什么大多数散热器是用铝做的?

原因如下:

1.铝的比热容比铜大,散热的速度快;

2.铝的密度比铜小,做出的成品自然比铜做的轻;

3.铝的价格比铜便宜。

03热阻(Thermal Resistance)

简单来说,热敏的定义:当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。

这里的理解可以和电学联系在一起,即热流相当于电流,温度差相当于电压,热阻相当于电阻。

热阻也可以理解为,热量传导过程中遇到的阻力。

由定义可知:

一个物体的不同点,如果热源相同,有温度差的话,热阻是不同的。

热阻不同的情况,说明热流在传输路径上遇到的阻力不同,也就是周边介质或介质间传热能力不同。

两物体接触,影响的因素:物体的几何形状,物体接触面积,有无缝隙,以及在缝隙中是否有填充物体,这些都会影响热阻。

减小接触热阻的措施有:增大接触面积&缝隙中填充导热硅脂。

04IR Drop&热仿真相关操作

Sigrity 中Power DC,一般用到的就是IR Drop&热仿真。所谓的电热协同仿真就是两者的结合,搞定两个就行了。

05

仿真软件只是个操作,实际设计中,影响PCB散热的因素:

所以在一些设计上,会看到平面层上打着密密麻麻的孔,除了过电流的需要,还可以很好地散热。当然,正如前面的知识分享中所提,过孔的间距是有要求的。

之前有看过Thermal工程师做热分析,有机构相关知识,也有电热相关的基础知识,相关设置项:Grease,Air flow 风扇转速等参数。

知识是互通的,只不过细化更深,考虑的因素更多,更注重细节参数。所以,越来越发现,知道自己不知道的很多。

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