電力中的電子設(shè)備熱效應(yīng)分析及應(yīng)用

9．4 機(jī)殼的熱設(shè)計(jì)

電子設(shè)備的機(jī)殼是接受設(shè)備內(nèi)部熱量，并通過(guò)它將熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境中去的一個(gè)重要熱傳遞環(huán)節(jié)。機(jī)殼的設(shè)計(jì)在采用自然散熱和一些密閉式的電子設(shè)備中顯得格外重要。試驗(yàn)表明，不同結(jié)構(gòu)形式和涂覆處理的機(jī)殼散熱效果差異較大。機(jī)殼熱設(shè)計(jì)應(yīng)注意下列問(wèn)題：

（1）增加機(jī)殼內(nèi)外表面的黑度，開(kāi)通風(fēng)孔（百葉窗）等都能降低電子設(shè)備內(nèi)部元器件的溫度；

（2）機(jī)殼內(nèi)外表面高黑度的散熱效果比兩測(cè)開(kāi)百葉窗的自然對(duì)流效果好，內(nèi)外表面高黑度時(shí)，內(nèi)部平均降溫20℃左右，而兩側(cè)開(kāi)百葉窗時(shí)（內(nèi)外表面光亮），其溫度只降8℃左右；

（3）機(jī)殼內(nèi)外表面高黑度的降溫效果比單面高黑度的效果好，特別是提高外表面黑度是降低機(jī)殼表面溫度的有效辦法；

（4）在機(jī)殼內(nèi)外表面黑化的基礎(chǔ)上，合理地改進(jìn)通風(fēng)結(jié)構(gòu)（如頂板、底板、左右兩側(cè)板開(kāi)通風(fēng)孔等），加強(qiáng)空氣對(duì)流，可以明顯地降低設(shè)備的內(nèi)部溫度環(huán)境；

（5）通風(fēng)口的位置應(yīng)注意氣流短路而影響散熱效果，通風(fēng)孔的進(jìn)出口應(yīng)開(kāi)在溫差最大的兩處，進(jìn)風(fēng)口要低，出風(fēng)口要高。風(fēng)口要接近發(fā)熱元件，是冷空氣直接起到冷卻元件的作用；

（6）在自然散熱時(shí)，通風(fēng)孔面積的計(jì)算至關(guān)重要，圖3示出了通風(fēng)孔面積與散熱量的關(guān)系，可供設(shè)計(jì)通風(fēng)口時(shí)作依據(jù)，亦可根據(jù)設(shè)備需要由通風(fēng)口的散熱量用下式計(jì)算通風(fēng)孔的面積。
S0=Q/7.4×10-5·H · △t1. 5 （4）
式中：
S0——進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口的總面積〔cm2〕；
Q——通風(fēng)孔自然散熱的熱量〔設(shè)備的總功耗減去壁面自然對(duì)流和輻射散去的熱量〕〔W〕；
H——進(jìn)出風(fēng)口的高度差〔cm〕；
△t ==t2-t1——設(shè)備內(nèi)部空氣溫度t2與外部空氣溫度t1之差〔0C〕。

（7）通風(fēng)口的結(jié)構(gòu)形式很多，有金屬網(wǎng)，百葉窗等等，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)散熱需要，既要使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易落灰，又要能滿(mǎn)足強(qiáng)度，電磁兼容性要求和美觀大方。

（8）密封機(jī)殼的散熱主要靠對(duì)流和輻射，決定于機(jī)殼表面積和黑度，可以通過(guò)減小發(fā)熱器件與機(jī)殼的傳導(dǎo)熱阻，加強(qiáng)內(nèi)部空氣對(duì)流（如風(fēng)機(jī)）增加機(jī)殼表面積（設(shè)散熱筋片）和機(jī)殼表面黑度等來(lái)降低內(nèi)部環(huán)境溫度。

圖3 自然散熱時(shí)通風(fēng)孔面積和散熱量的關(guān)系

9．5強(qiáng)迫風(fēng)冷設(shè)計(jì)

當(dāng)自然冷卻不能解決問(wèn)題時(shí)，需要用強(qiáng)迫空氣冷卻，即強(qiáng)迫風(fēng)冷。強(qiáng)迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)或抽風(fēng)，提高設(shè)備內(nèi)空氣流動(dòng)速度，達(dá)到散熱的目的。強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱形式主要是對(duì)流散熱，其冷卻介質(zhì)是空氣。強(qiáng)迫風(fēng)冷在中、大功率的電子設(shè)備中應(yīng)用較廣范，因?yàn)樗哂斜茸匀焕鋮s多幾倍的熱轉(zhuǎn)移能力，與其他形式的強(qiáng)迫冷卻相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。