【经验】从热设计角度谈谈散热风扇如何选型、摆放、风道设计

2023-06-16 世强
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风扇作为风冷散热的核心部件,如何选型和摆放是个重要且关键的问题;目前电子产品里面涉及到的风扇主要是轴流风扇和鼓风机两种,前者风量高、风压低、噪音小,后者则基本相反:风压高、风量低、噪音相对较大,根据不同场合选择合适类型。在热设计时需要明确风扇的风量、风压和PQ曲线信息,以匹配合适的工作点。本文主要说一下如何针对这几个参数进行选择:


风扇选择大致按照以下步骤:确定周围结构以确定风扇尺寸→计算需求工作风量→分析系统风阻→匹配合适PQ曲线的风扇型号→仿真或者实测→不断优化。

工作风量按照如下公式:

         Q=P/(∆T·ρ·Cp)

其中:Q:工作风量、P:热功耗、∆T:温升、ρ:空气密度、Cp:空气比热容


根据以上公式计算系统降温需要的工作风量(有效风量),也可以根据其他条件、计算系统温升或者热功耗。一般风扇的最大风量按照2倍的Q来取值,此时同步测试系统的风阻曲线,可用风洞测试仪(风量测试仪),得到的风阻曲线和风扇的PQ曲线相交,交点位于PQ曲线的2/3处左右时,初步表明风扇合适、再进行下一步仿真或者实测,根据结果进行优化,这样风扇选型基本完成。


风扇如何摆放是另一个问题,错误的位置不让风扇产生“有力使不出”的感觉:

1、如果是对局部进行冷却,则风扇正对器件吹即可;如果是箱体整体冷却,需要把风扇摆放在出风口位置,让风扇把风抽走

2、风扇摆放一般需要距离散热部件一段距离,可以按照扇框直径减去电机直径差值来决定,一定范围内波动

 

下面是风道设计和发热器件摆放应该注意的一些问题:

1、发热量较大的器件避免集中排列,尽量分散错开;增大发热量较大的电路板与周围电路板的间隔和距离

2、保障通风路径、尽量减小系统阻抗:处于边角的风扇因为风的涡流热量一直在边角打转,此时可以设置导风板引导气流方向

3、更改进风口面积,通过仿真得到最优的开孔率

4、外壳箱体风阻低,周围容易引起风量短路,此时需要在外壳周围加上导流板,让气流往发热部件周围流动;对于发热量较大的元件可以增加贴片散热器

5、如果有安装防尘网需求、尽量拉开和防尘网距离降低对风量影响;靠近墙体时,增加导风板以减小风阻

 

平台的flotherm可以为工程师提供仿真服务,通过预约即可进行相关的测试仿真、结果模拟,如有需要可以上平台咨询。

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