艾默生热设计规范.docx

1、密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明 页码：第1页共80页共两部分：1 .电子设备的自然冷却热设计规范2 .电子设备的强迫风冷热设计规范电子设备的自然冷却热设计规范2004/05/01 实施2004/05/01 发布艾默生网络能源有限公司版本修订人修订时间修订内容新拟制李泉明1999年01月01日V2.0李泉明2004年05月01日更改模板，增加部分新内容，重新在结构室 规范下归档结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第2页共80页艾默生网络能源研发部 |执笔人：李泉明 页码：第2页共80页修订信息表结构设计规范规范编码：版本：V2.0密

2、级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第3页共80页目录目录3前言51目的62适用范围63关键术语64引用/参考标准或资料 75规范内容75.1 遵循的原则75.2 产品热设计要求85.2.1 产品的热设计指标85.2.2 元器件的热设计指标 85.3 系统的热设计95.3.1 常见系统的风道结构 95.3.2 系统通风面积的计算 105.3.3 户外设备（机柜）的热设计 115.3.3.1 太阳辐射对户外设备（系统）的影响 115.3.3.2 户外柜的传热计算 135.3.4 系统前门及防尘网对系统散热的影响 155.4 模块级的热设计155.4.1 模块损耗的计算方法 155.4

3、2 机箱的热设计 155.4.2.1 机箱的选材 155.4.2.2 模块的散热量的计算 155.4.2.3 机箱辐射换热的考虑 165.4.2.4 机箱的表面处理 175.5 单板级的热设计 175.5.1 选择功率器件时白内热设计原则 175.5.2 元器件布局的热设计原则 175.5.3 元器件的安装 185.5.4 导热介质的选取原则 195.5.5 PCB板的热设计原则 205.5.6 安装PCB板的热设计原则 225.5.7 元器件结温的计算 225.6 散热器的选择与设计 235.6.1 散热器需采用的自然冷却方式的判别 235.6.2 自然冷却散热器的设计要点 235.6.3

4、 自然冷却散热器的辐射换热考虑 245.6.4 海拔高度对散热器的设计要求 245.6.5 散热器散热量计算的经验公式 255.6.6 强化自然冷却散热效果的措施 25结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第4页共80页6产品的热测试256.1进行产品热测试的目的 256.1.1热设计方案优化 266.1.2热设计验证266.2热测试的种类及所用的仪器、设备 266.2.1温度测试267附录277.1元器件的功耗计算方法 277.2散热器的设计计算方法 297.3自然冷却产品热设计检查模板 30结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生

5、网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第5页共80页、/ 、一 刖百本规范由艾默生网络能源有限公司研发部发布实施，适用于本公司的产品设计开发及 相关活动。本规范替代以前公司的同名规范，老版本的同名规范一律废除。本规范更换了 新的模板，并根据公司产品开发需求的变化及已积累的设计经验增加了新的内容。本规范 由我司所有的产品开发部门遵照执行。本规范于2004/05/01批准发布；本规范拟制部门：结构设计中心;本规范拟制人：李泉明；审核人：张士杰 ；本规范标准化审查人：数据管理中心；本规范批准人：研发管理办；结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第6页共80

6、页1目的建立一个电子设备在自然冷却条件下的热设计规范，以保证设备内部的各 个元器件如开关管、整流管、IPM模块、整流桥模块、变压器、滤波电感等的 工作温度在规定的范围内，从而保证电子设备在设定的环境条件下稳定、安全、 可靠的运行。2适用范围本热设计规范适用于自然冷却电子设备设计与开发，主要应用于以下几个方面：- 机壳的选材- 结构设计与布局- 器件的选择- 散热器的设计与选用- 通风口的设计、风路设计- 热路设计3关键术语3.1 热环境设备或元器件的表面温度、外形及黑度，周围流体的种类、温度、压力及 速度，每一个元器件的传热通路等情况3.2 热特性设备或元器件温升随热环境变化的特性，包括温度、

7、压力和流量分布特征。3.3 导热系数（入w/m.k）表征材料热传导性能的参数指标，它表明单位时间、单位面积、负的温度 梯度下的导热量。3.4 对流换热系数（a w/m2.k ）对流换热系数反映了两种介质间对流换热过程的强弱，表明了当流体与壁 面间的温差为1C时，在单位时间通过单位面积的热量。3.5 热阻（C/w）反映介质或介质间传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小。3.6 雷诺数（R）雷诺数的大小反映了流体流动时的惯性力与粘滞力的相对大小，雷诺数是 说明流体流态的一个相似准则。3.7 普朗特数（Pr）普朗特数是说明流体物理性质对换热影响的相似准则。3.8 格拉晓夫数（Gr）格拉晓夫数

8、反映了流体所受的浮升力与粘滞力的相对大小，是说明自然对 流换热强度的一个相似准则。结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第7页共80页3.9 定性温度确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。3.10 肋片的效率表示某扩展表面单位面积所能传递的热量与同样条件下光壁所能传递的热量之比。3.11 黑度实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于物体种类、表面 状况、表面温度及表面颜色。3.12 外部环境温度的定义自冷时指距设备各主要表面80mm处的温度平均值；强迫风冷（使用风扇） 时指距离空气入口 80200mm截面的温度平均值。3.13 机

9、箱表面的温度定义机箱表面温度指在机箱各表面几何中心处的温度。3.14 设备风道的进、出口风温的定义冷却空气入口、出口温度指在入口或出口处与风速方向垂直的截面内各点温 度的平均值。3.15 冷板散热器指采用真空钎焊、锡焊、铲齿或插片工艺成型的齿间距较密、宽高比较大的散热器。3.16 太阳辐射强度太阳辐射强度指1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热量值，单位为 W/mi4引用/参考标准或资料下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准 出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨 使用下列标准最新版本的可能性。GBxxxxx-89电力半导体器件用散热器使用

10、导则GB11456-89电力半导体器件用型材散热器技术条件GJB/Z27-92国家军用标准汇编，电子设备可靠性设计手册GB/T 12993-91电子设备热性能评定电子设备结构设计标准手册TS-S0E0199002电子设备的自然冷却热设计规范 V1.0分散式散热产品的热设计规范5规范内容5.1 遵循的原则5.1.1 进行产品的热设计应与电气设计、结构设计同时进行，平衡热设计、结 构设计、电气设计各种需求。结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第8页共80页5.1.2 热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准、公司标准。5.1.3 热设计应满足产品

11、的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的 热环境中正常工作，并保证达到设定的MTBF旨标。5.1.4 各个元器件的参数选择、安装位置与方式必须符合散热要求。5.1.4.1 元器件的发热表面与散热表面之间的接触热阻应尽可能小。5.1.4.2 根据元器件的损耗大小及温升要求确定是否加装散热器。5.1.4.3 模块的控制回路中尽可能加装温度继电器、压力继电器等热保护回路，以提高系统的可靠性。5.1.5 在进行热设计时，应考虑相应的设计冗余，以避免在使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。5.1.6 热设计应考虑产品的经济性指标，在保证散热的前提下使其结构简单、可靠且体积最小、成

12、本最低。5.1.7 采用自然冷却的条件：常压下单位面积的最大功耗：小于0.024-0.039w/cm2,上限适应于通风条件较恶劣的情况，下限适应于通风条件较好的场合。5.2 产品热设计要求5.2.1 产品的热设计指标5.2.1.1 散热器的表面温度最高处的温开应小于50c.5.2.1.2 模块内部空气的平均温升应小于25 Co5.2.2 元器件的热设计指标元器件的热设计指标应符合TS-S0A0204001器件应力降额规范，具体指 标如下：5.2.2.1 功率器件的工作结温应小于最大结温的（0.5-0.8）倍对额定2温为175c的功率器件，工作结温小于140c .对额定2温为150c的功率器件，

13、工作结温小于120c .对额定2温为125c的功率器件，工作结温小于100c .5.2.2.2 碳膜电阻120c金属膜电阻100c压制线绕电阻150 C涂剥线绕电阻225 C5.2.2.3 变压器、扼流圈表面温度A 级90CB 级110CF 级150CH 级180C5.2.2.4 电容器的表面温度结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第9页共80页纸质电容器75-85C电解电容器65-80C薄膜电容器75-85C云母电容器75-85C陶瓷电容器75-85C5.3系统的热设计5.3.1 常见系统的风道结构5.3.1.1 系统风道设计的一些基本原则：

14、 进、出风口尽量远离，以强化烟囱效果。- 出风口尽可能设计在系统的顶部。- 在机柜的面板、侧板、后板没有特别要求一般不要开通风孔，以利于形成有 效的烟囱。- 系统后部应留一定空间以利于气流顺畅流出。- 为了避免下部热源对于上层热源的影响，可采用隔板形成独立风道。- 为了避免热空气流入配电单元而影响其可靠性，可把气流风道隔离，形成完 整、独立的风道。5.3.1.2 一些典型的风道结构J风- 系统为自然对流独立散热风道，机柜出 风口在后门的顶部或顶部。- 模块或插框自然冷却。- 机柜后面的风道要求有足够的宽度，通 南推存人于200mmX上。- 配电单元如果位于系统顶部，需与风道 隔离，以避免热空

15、气对配电兀器件的影响。L I1道1一 系统为自然对流独立散热风道，机柜出风口在后门的顶部或顶部。- 模块或插框强迫风冷且必须为上下风道。一 机柜后面的风道要求有足够的宽度，通常推荐大于200mmX上。一 配电单元如果位于系统顶部，需与风道隔离，以避免热空气对配电元器件的影响。结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第10页共80页- 除进、出风口外，其它部位须完全密封。- 除进、出风口外，其它部位须完全密封。风道2;系统为自然对流独立散热风道，机柜出 风口在后门的顶部或顶部。- 模块或插框为前后通风冷却。- 机柜后面的风道要求有足够的宽度，通 常推

16、荐大于200mmX上。- 配电单元如果位于系统顶部，需与风道 隔离，以避免热空气对配电元器件的影响。- 除进、出风口外，其它部位须完全密封。风道3 系统为自然对流独立散热风道,机柜出风口在后门的顶部或顶部。一 模块或插框强迫风冷且必须为上下风道。- 机柜后面的风道要求有足够的宽度，通常推荐大于200mmX上。一 配电单元如果位于系统顶部，需与风道隔离，以避免热空气对配电元器件的影响。一 除进、出风口外，其它部位须完全密封。图1典型系统风道结构示意图5.3.2 系统通风面积的计算系统进风口的面积大小按下式计算： S=Q/(7.4X10-5HX A P5) .(1) s-通风口面积的大小，cm2Q

17、机柜内总的散热量，WH-机柜的高度，cmAt=t 2-t 1-内部空气温度12与外部空气温度t i之差,C出风口的面积大小应为进风口面积大小的1.5-2倍；结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第11页共80页5.3.3户外设备（机柜）的热设计5.3.3.1 太阳辐射对户外设备（系统）的影响5.3.3.1.1 太阳辐射强度及其影响因素户外柜由于处于室外，太阳辐射将是其热设计必须考虑的重要一环。到达 地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响，大气层越厚，对太阳辐射的吸收、 反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。此外大气的状况和大气的 质量对到

18、达地面的太阳辐射也有影响。到达地面的太阳辐射强度的大小，主要 取决于地球对太阳的相对运动，也就是取决于被照射地点与太阳射线形成的高 度角B和太阳光线通过大气层的厚度，显然地球上不同地区、不同季节、不同 气象条件下到达地面的太阳辐射强度都是不相同的。到达地面的太阳辐射有两 部分：直接辐射太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐 射。太阳直接辐射的强弱和许多因子有关，其中，最主要的是太阳高度角（直射 或斜射），其次为大气透明度，或者说，太阳辐射（直射时）经过大气的路程愈短， 被大气削弱的愈少，到达地面的太阳辐射愈多；反之，愈少。一天当中，日出、日没时太阳高度最小，直接辐射最弱；中午太

19、阳高度角 最大，直接辐射最强。在一年当中，直接辐射在夏季最强，冬季最弱。以纬度 而言，低纬度地区一年各季太阳高度角都很大，地表面得到的直接辐射就比中、 高纬度地区大得多。散射辐射 太阳高度角增大时，到达地面层的直接辐射增强，散射辐射也 就相应地增强；相反，太阳高度角减小时，散射辐射也弱。太阳经过大气路程 长，参与散射作用的质点增多，散射辐射增强；相反，减弱。云也能强烈地增 大散射辐射。阴天的散射辐射比晴天强。一日内正午前后散射辐射最强，一年 内夏季最强。总辐射 同时到达地面（水平面）的太阳直接辐射和散射辐射之和，称为总 辐射。5.3.3.1.2 户外柜表面所吸收的太阳辐射热当太阳射线照射到户外

20、柜表面时，一部分被吸收，一部分被反射，二者的 比例取决于表面材料的种类、粗糙度和颜色，表面愈粗糙、颜色愈深，吸收的 太阳辐射热愈多。同一材料对于不同波长的辐射光的吸收率也是不同的，黑色 表面对各种波长的辐射几乎全部吸收，而白色表面对不同波长的吸收率不同， 对于可见光几乎90%都反射回去，所以户外柜表面最好为白色和相近色，以减 少进入户外柜内部的太阳辐射热。表 1列举出了常用户外柜材料及表面颜色的 吸收率和发射率。表2列举出了建筑常材料及表面颜色的吸收率和发射率。表1常用户外柜材料及表面颜色的吸收率和发射率SURFACEShortwave (solar) absorptanceLongwave

21、emittancePolishedAluminum0.030.05结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第12页共80页Oil-BasedPaints:White0.20.9Light Green0.50.9Light Gray0.750.9表2常用建筑材料及表面颜色的吸收率和发射率iHlEmff-由fAluniinturGhauLN DWNtJ 401UOxidised3O-GO2-3Dfit rrit ftllA y hT 己k*Cra d im130rirt百五一缄1Ytillow55oaRed65-BOB5-95CcriGr/tu1 in

22、htnntJGD ark9090EeuthDO90G rase, loavestJUOij U&Pli toilWl liteMU 30tJ5 8Light grey3090no-nnacIV1 uch urn ymy, y uklu wn oruriycjUtJLJrjhr hrmwn, prey, fa rinn-TOAOR Ark hrnwn/ rtri/qracBlackB5-95B5-95匕e1 slheetGalMEmi工. new30-651 S-3O1 wiinirjd, rutdb-n门MCInuaty60-356Q-3OSioneWhite marble50日5-95Lif

23、r-iCSlOrlO附5 ysVcjI low50 7UH5 U5FT日dnn-anTh-AiriliEC-7rG日石一日nV/hrtewashN ew10-1520-30W启启th的ra亡1so-nn堂门一4。W jOtiPm HU540*户外柜表面所吸收的太阳辐射热按式（2）进行计算。Q = OtsolQun （2）其中：Q，一户外柜表面所吸收的总太阳辐射热，WOCsol一户外柜表面的太阳短波吸收率Qun一照射到户外柜表面的总太阳辐射热，W包括太阳直射、 散射到户外柜表面以及周围其它表面反射的太阳辐射热 （开放式空间除外）。Qun = I 0X AI 0太阳辐射强度，W/吊从当地的气象资料

24、中查取。A 一户外柜被太阳照射到的表面积，m2结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第13页共80页5.3.3.2户外柜的传热计算户外柜的传热模型可以简化为如图2所示的热阻网络图2户外柜传热简化模型其传热路径包括两个部分：路径一：户外柜内部生成的热量通过对流及辐射传给户外柜内表面，再通过夹层材料（如空气、海面、泡沫等）的导热传到户外柜外表面，最后通过对流及辐 射传给周围的大气。路径二：户外柜外表面吸收了太阳辐射的热量， 一部分通过对流及辐射传给 周围大气，另一部分则通过夹层材料（如空气、海面、泡沫等）的导热传到户外柜 内。要保持户外柜内的温度Ti

25、恒定，进入户外柜的热量加上内部生成的热量应等 于户外柜表面的散热量。如果不能够平衡，则需要借助热交换器或空调来强制维 持热量的平衡，保证内部温度达到设计要求并保持恒定。户外柜传热计算的目的就是要计算出需要依靠热交换器或空调来强制维持热量平衡的净热量Qneto依据热网络图2给出的传热方程式为：Ti - Tair = RiQi + RoQi + RoQa - Ro/RradTair - Tsky .（3）l/Ro = l/R conv + l/RradQa户外柜吸收的太阳辐射的热量，W, Q = UsolQunQun-太阳辐射的总热量，WTi-户外柜内部允许的环境温度，CTair-户外柜周围的外部

26、环境温度，CTsky-户外柜远处的环境温度，CRo户外柜外表面的总热阻，C、 WRconv-户外柜外表面的对流热阻，C /WRrad户外柜外表面向周围环境及大气的辐射热阻，C /WRi-户外柜外内表面的热阻，c /W5sol-户外柜表面的太阳辐射吸收率具体计算方法按照表3提供的小程序即可快速计算出冷却所需的净热量 Qet结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第14页共80页表3太阳辐射热负荷计算表Sun Load Calculation for the Outside Cabinet1E-070.0403.2Solar radiation par

27、ametersSolar radiationSolar tensity(W/m 2):1120Sunshine or Shadow AreaArea sunshine(m 2):1.8Area shadow(m 2):1.44Coefficient(refer to right table)Absorbtance of the outter surface(a.):0.2Emittance of the outter surface(H ):0.9Constant CoefficientStefan-Boltzmann Coefficient5.67E-08Input ParametersDi

28、mensions of the CabinetWidth(mm):600Depth(mm):600Height(mm):1200Heat Transfer CoefficientOutside natural convection coefficient(1 a.W/m2C):3nside forced convection coefficient(2 W/m 2C):40Ambient TemperatureOutside ambient temperature(Toutside-ambient ):40nside ambient temperature(T inside-ambient )

29、55Cabinets Wall PropertyThickness of the outside plane(mm):3Heat conductivity of the outside plane(W/mC):180Thickness of the insulated material(mm):7Heat conductivity of the insulated material(W/mC):0.033Ouput ParametersTemperature of the Wall (Sunshine)nside temperature of the wall Tinside-wall (C

30、):55.56Outside temerature of the wall Toutside-wall (C):60.34Temperature of the Wall (Shadow)nside temperature of the wall T inside-wall (C):53.91Outside temerature of the wall T outside-wall (C):44.64Sun LoadAbsorbed heat from the sun(W):403.20Convection heat transfer to the ambientSunshine side(W)

31、109.84Shadow side(W):20.05Rediation heat transfer to the ambientSunshine side(W):252.83Shadow side(W):42.84Heat transfer in the cabinet from the sun in the sunshine side(W):40.53Total amount of Heat Net Inrease from the sun to the cabinetQnet (W):(22.36)结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第1

32、5页共80页Note: 11) When run this program, firstly f川 in the input parameters and select the surface color of the cabinet, then wirte the data of right table to the C6 and C7. Secondly, make the value of D30 equal to the C30 by changing the value of C27. Thirdly, make the value of D28 equal to D29, i.e

33、0.0, by changing the value of C29. Finally, enjoy the results at the line 35 or line 36. (2)If this value is less than 0.0, that means the outter surface of the cabinet has so good heat transfer performance that it can decrease the heat load of heat exchanger.5.3.4系统前门及防尘网对系统散热的影响如果前门的进风口位置满足要求，并且进风

34、面积足够，一般来讲，开门与关 门有约2-5 C差异。如果需在系统上加防尘网，即使采用粗效的防尘网，也将带来5-10 C的差异5.4模块级的热设计5.4.1 模块损耗的计算方法模块的损耗可由下式计算.Pdiss=(1/_ -1)Pout( 4)Pdiss-模块的损耗,WPout-模块的输出功率，W”-模块的效率功率损耗Pdiss是由于发热器件的发热而引起的，这些发热器件包括开关管 (MOSFET, IGBT),整流管(整流二极管及 FRED),滤波电感，变压器以及 开关管的驱动等。5.4.2 机箱的热设计5.4.2.1 机箱的选材如果需利用模块的机箱作为散热器，则模块机箱必须选用铝合金材料，且

35、模块内壁不得进行拉丝处理，材料的厚度不得低于1.5mm。如果不利用机箱进行散热，则模块机箱选材不受限制。5.4.2.2 模块的散热量的计算5.4.2.2.1 对密封机箱QT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/3) A t1.25+4 6 S Tm3AT(5)S= Ss+St+Sb结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第16页共80页如果计算出的散热量Qt0需求散热量Q,则必须选用通风机箱。1.1.1.1 对通风机箱QT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/3)At1.25+4(rSe Tm3At+1000uAAT .6)Qt -模块的耗散功率，

36、WSs机箱侧面内壁的有效面积，m2St机机箱顶部面积，m2Sb-机箱的底面积，m2At-风道进出口温差，C斯波尔兹曼常数，为 5.67X 10-8W/m2.Ke -辐射系数Tm= (T+Ta) /2T-机箱的表面温度，KTa 环境温度，Ku-自然风速，一般取 0.1-0.2m/sA-通风面积，m25.4.2.3 机箱辐射换热的考虑对于自然冷却的机箱，大部分需承担散热器的功能，具表面温升一般较高， 约25-40 C,其表面的辐射换热量在整个机箱的散热量中占有较大的比重，有些 甚至成为主要的散热途径，所以，在进行机箱的散热计算时，不能忽略辐射换热, 可按计算式(5)-(6)中提供的方法计算辐射换热

37、也可按下式进行计算：QL4(rSg (Ts4-Ta4) .(7)S机箱的有效面积，m2斯波尔兹曼常数，为 5.67X 10-8W/m2.Ke -辐射系数Ts-机箱的表面温度，KTa 环境温度，K必须牢记，电子设备由于温度不是太高，辐射波长相当长，处于不可见的红外区。而在红外区，一个良好的发射体也是一个良好的吸收体，所以在考虑机箱的辐射换热时，必须同时考虑机箱表面辐射吸收的热量及机箱表面辐射散 出的热量。对于模块，基本处于室内，不涉及太阳辐射的问题，如果模块周围没有温 度高于模块的物体，具机箱表面吸收的辐射热量可以不考虑，只需考虑机箱表 面的散热量，所以机箱表面的实际辐射散热量对于机箱表面辐射

38、散出的热量。Q实际辐射 =Q辐射散热如果模块周围有温度高于模块的物体，具机箱表面吸收的辐射热量必须考 虑，机箱表面的实际散热量按(8)式计算：Q实际辐射=Q辐射散热一 Q辐射吸热 (8)规范编码：版本：V2.0结构设计规范秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明 页码：第17页共80页5.4.2.4 机箱的表面处理从热设计角度，无论机箱还是散热器，不推荐表面进行任何处理，额外的 表面处理对辐射散热贡献较小，却增加了产品成本。5.5单板级的热设计5.5.1 选择功率器件时的热设计原则5.5.1.1 在其它性能参数相同的情况下，应优先选用允许结温Tj高的功率器件(根据供应商手册提供的数据进行筛选)。

39、5.5.1.2 在其它性能参数相同的情况下，应优先选用结壳热阻RC较小的功率器 件(根据供应商手册提供的数据进行筛选)。5.5.1.3 在其它性能参数相同的情况下，优先选用封装尺寸较大的功率器件(根 据供应商手册提供的数据进行筛选)，以减小器件与散热器间的接触热阻 Rs。5.5.1.4 对于MOSFETS件，在结壳热阻Rc相近的条件下，应优先选用 25c下 RD(on)较小的器件。5.5.1.5 对于IGB偌件，在结壳热阻Rc相近的条件下，应优先选用相同门极电阻 下开关能量较小的器件。5.5.2 元器件布局的热设计原则5.5.2.1 电阻的散热一般是通过固定连接片或引线两端的传导以及本身的辐射

40、 对流进行散热的，所以电阻表面应涂覆无光泽的粗糙漆，放置位置应便于对流 散热并加大与其它元件之间的距离。5.5.2.2 对不加屏蔽罩的变压器，铁芯与支架、支架与固定面之间应有良好的接触，以使接触热阻最低；对带屏蔽罩的变压器，外罩必须与固定面良好接触，把变压器的固定面用 支架垫高，并在底板上开通风孔，以形成气流对流。5.5.2.3 对模块内部不能够吹到风的PC皈，在布置元器件时，元器件与元器件 之间，元器件与结构件之间应保持一定距离，以利空气流动，增强对流换热.1.1.1.1.1 对相邻的两垂直发热表面，d/L=0.25 ,如图3-(a)所示。1.1.1.1.2 对相邻的垂直发热表面与冷表面间

41、距，dmin=2.5mm,如图3-(b)所示。1.1.1.1.3 对邻近的水平发热圆柱体和冷的上表面之间，d/D=0.85,如图3-(c)1.1.1.1.4 对邻近的水平发热圆柱体和冷的垂直表面之间，d/D=0.7,如图3-(d)所示。1.1.1.1.5 对邻近的水平发热圆柱体和冷的水平底面之间，d/D=0.65,如图3-(e)所示。结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第18页共80页d/L=CL 25血in=2. 5rim(a)(b)d/D-0.85d/D=O. 7to)(d)(e)图3自然对流时元器件排列的距离关系5.4.3.4 在PCBt

42、布置各种元器件时，应将功率大、发热量大的元器件放在边沿和顶部，以利于散热。5.4.3.5 应将不耐热的元件（如电解电容）放在靠近进风口的位置，而将本身发 热而又耐热的元件（如电阻，变压器等）放在靠近出风口的位置。5.4.3.6 在PCB上布置各种元器件时，应将功率大、发热量大的元器件放在出 风口的位置。5.4.3.7 对热敏感元件，在结构上应采用“热屏蔽”方法解决。5.4.3.8 件的安装元器件的安装应尽量减少元器件壳与散热器表面间的热阻，即接触热阻。5.5.3.1 为尽量减小传导热阻，应采用短通路，即尽可能避免采用导热板或散 热块把元器件的热量引到散热器表面，而元器件直接贴在散热器表面则是最

43、经 济、最可靠、最有效的散热措施。5.5.3.2 为了改善器件与散热器接触面的状况，应在接触面涂导热介质，常用的导热介质有导热脂、导热胶、导热硅油、热绝缘胶等。5.5.3.3 对器件须与散热器绝缘的情况，采用的绝缘材料应同时具有良好的导热性能，且能够承受一定的压力而不被刺穿，详见 5.5.4。5.5.3.4 把器件装配在散热器上时，应严格按照我司TS-S0E0102012大功率管安装设计工艺规范中提供的安装压力或力矩进行装配，压力不足会使接触热 阻增加，压力过大会损坏器件。5.5.3.5 将大功率混合微型电路芯片安装在比芯片面积大的铝片上。结构设计规范规范编码：版本：V2.0密级：秘密艾默生网络能源研发部执笔人：李泉明贝码：第19页共80页5.5.3.6 对于多层印制线路板，应利用电镀通孔来减少通过线路板的传导热电阻。这些小孔就是热通路或称热道。5.5.3.7 当利用接触界面导热时，采用下列措施使接触热阻减到最小。5.5.3.7.1 尽可能增大接触面积。5.5.3.7.2 确保接触表面平滑。5.5.3.7.3 利用软材料接触。5.5.374 扭紧所有螺栓以加大接触压力（注意不应残留过大应力）。5.5.375 利用合理的紧固件设计来保