作者：admin 時間：2022-12-27
溫度是影響產品(尤其是電子產品)可靠性的一個重要環境因素。
一個近視規律是10度法則：溫度每上升10℃，電子元件壽命減半。不能做計算，只能說是近視符合。
熱設計內容包括冷卻方法的選擇，元器件的熱設計，元器件的布局與安裝等。
下面來學習一下熱設計準則。這些準則看上去非常簡單，但經常就是會被忽視，導致犯錯：
1、傳導散熱設計。例如，選用導熱系數大的材料；加大與導熱零件的接觸面積；盡量縮短熱傳導的路徑；在傳導路徑中不應該有絕熱或隔熱件等。
有高溫時，傳導散熱要注意問題，以免燙到手。
2、對流散熱設計。例如，加大溫差，即降低周圍對流介質的溫度；加大流體與固體間的接觸面積；加大周圍介質的流動速度，使它帶走更多的熱量等。
對流散熱對周圍環境有要求，所以在產品的放置位置方面就要注意?？紤]周圍環境的影響，周圍環境好不好散熱。這個是很容易被忽視的，因為我們做的是產品，很多時候認為周圍環境是別人的事情，就忽視了。
舉一個例子，嵌入式的機器，嵌到櫥柜里，櫥柜好不好散熱，就是需要考慮的問題。
為了保證散熱，我們要在產品上設置防呆特征，避免擺放位置不當時，散熱孔被堵住。比如我們看微波爐的散熱，就有個大凸臺防護。即使誤操作靠墻，也能散熱。另外這個凸臺還能防護下電源線，避免彎折。
3、輻射散熱設計。例如，在發熱體表面涂上散熱的涂層以增加黑度系數；加大輻射體的表面面積等。
我經常提電控板的溫度場需要測量從工作到穩態的分布，因為除了自身的發熱，周圍有熱源時，電控板也會受到輻射散熱的影響。但如果沒有測達到穩態的分布，只是隨便測一下，就不能明確溫度場的真實情況。達到穩態，可能是會經歷多個周期，以及一些非正常的使用。比如說短時間內，重復使用某功能，導致熱量的累積。而我們很多人摸底測試，只會隨便測測某個功能下的溫升，這是不對的。
4、耐熱設計。例如，接近高溫區的所有操縱組件、電線、線束和其他附件均采取防護措施并用耐高溫材料制成；導線間應有足夠的間隙，在特定高溫源附近的導線要使用耐高溫絕緣材料。
這個要特別注意一種情況，就是有時候出于成本考慮，認為設計了足夠距離，有固定特征，管路線路等不會碰到高溫部件。但需要考慮異常情況，會不會位置發生了變化。比如生產過程中沒有裝配到位。或者說存在運動、位移的可能，導致位置發生了變化。例如，零件的線束是可運動的。
另外，宣稱耐高溫的材料，要確認老化后的耐熱性能，以免性能下降嚴重，不滿足使用要求。
5、保證熱流通道盡可能短，橫截面積盡量大。
如果做不到，就要考慮一些風道的設計。還有可以考慮輔助散熱措施，比如使用風機。
6、盡量使用金屬機箱或底盤散熱。
金屬散熱好一些，另外強度也高一些，開多些散熱孔也可以。
7、力求使所有的接觸面都能傳熱，時，加一層導熱硅膠提高傳熱性能。盡量加大熱傳導面積和傳導零件之間的接觸面積，提高接觸表面的加工精度、加大接觸壓力或墊入可展性導熱材料。
導熱硅膠要考慮涂的位置，品牌選擇，用量多少。我遇到的失效是涂少了居多，導致散熱效果不良。
8、器件的方向及安裝方式應保證最大熱對流。
這是整機布局要考慮好的問題。不確定的時候，就要去摸底。
9、將熱敏部件裝在熱源下面，或將其隔離，或加上光滑的熱屏蔽涂層。
不是熱敏部件，有些功能模塊會受到熱的潛在影響，比如冷水會受到熱的影響，也應該避免安裝在熱源上方，或者拉大距離。
10、安裝零件時，應充分考慮到周圍零件輻射出的熱，以使每一器件的溫度都不超過其最大工作溫度。
還是需要摸底測試，很多時候，靠想象是想象不出來的。
11、盡量確保熱源具有較好的散熱性能。
識別出熱源，對熱源散熱進行考慮。
12、玻璃環氧樹脂線路板是不良散熱器，不能全靠自然冷卻。若它不能充分散發所產生的熱量，則應考慮加設散熱網絡和金屬印制電路板。
13、選用導熱系數大的材料制造熱傳導零件。例如，銀、紫銅、銅、氧化鈹陶瓷及鋁等。
金屬比較貴，我也有看到一些使用導熱塑料的。思路是好的。但我沒有實際接觸過。
14、盡可能不將通風孔及排氣孔開在機箱頂部或面板上。
開在機箱頂部，很容易落灰塵、異物之類的，還有進水等等。而且容易被東西遮擋，比如用戶隨手放了個物品蓋住了通風孔。
面板我一般理解為顯示控制面板，朝向人，開在這里，體驗也不太好，也容易帶來人為的應力。
15、盡量減低氣流噪音與振動，包括風機與設備箱間的共振。
散熱和噪音都得考慮，還得關注是否有共振導致的強度問題。
16、盡量選用以無刷交流電動機驅動的風扇、風機和泵，或者適當屏蔽的直流電動機。
在電機額定功率相同、負載一樣、路況也相同的同等條件下，無刷電動機的發熱量相對較低。有刷電動機的碳刷，在高速運轉時會產生額外的熱量。
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