【经验】如何解读爱美达标准散热器性能曲线？如何在实际设计中利用这些曲线？

时间： 2020-02-16 来源：世强

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随着服务器集成度的提高，因其有限的空间，较高的芯片发热功率，在散热器设计上越来越具有挑战性。某品牌服务器公司要求爱美达在给定尺寸的条件下设计一款热管散热器，热损耗功率275W，要求温升25℃。

类似的应用，可以有多种设计类型（如铝挤散热器，铲齿散热器，插翅散热器），但这种高密度的散热器以上方案均不适合。

为了降低散热器底板的温差，采取了加热管的方式；为了增加传热的表面积，采用了具有较高散热片密度的拉链翅片方法；下一个性能改进是将功率尽可能多地分散到整个基座上，以降低局部热点的温度；在芯片上部使用多个热管，热管从底部开始，然后穿过整个鳍片的中部，使热量可以直接传导到鳍片，增大鳍片散热效率，使散热更加有效。

除了温度性能要求，结构上也要满足平面度设计规格；在较大扣合力的作用下，其刚度，变形量在一定的设计范围之内; 及导热界面材料的选择

在做了一系列设计优化后，包括鳍片材质，鳍片尺寸，热管型号，热管布局，热管数目，发现散热器自身的传导热阻很小，温差只有5℃，最大的温差来源于空气到鳍片的温差。这时候不管做什么优化，都将无法降低散热器本身温升。我们将以此为据，并配合SmartCFD仿真模拟数据，建议增大风量到某一数值来达到25℃温升的目的，使客户心服口服，同意在其系统风扇上做设计变更，使该散热器顺利量产。

在实际应用中，经常遇到问如何理解爱美达标准散热器性能曲线？在解释这个问题之前，我们首先要理解什么是对流，对流有哪几种形式？以及什么是热阻？

由于流动起因的不同，对流分为强制对流和自然对流两大类。

强制对流是由于泵，风机或其他外部动力源所造成的。

自然对流是不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动。

热阻是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，单位为开尔文每瓦特（K/W）或摄氏度每瓦特（℃/W）。

图中所示是为了节约空间，而把两张图汇总在一张图上。

图A所示是散热器在自然对流环境下的性能曲线。水平轴是芯片热损耗功率(W)，竖直轴是与热源接触的散热器底部最大温度与环境的温差(℃)，（下面简称温升）,只需知道芯片热损耗功率，即可判断出使用该散热器下散热器的温升是多少，即可得出散热器的热阻。

例如：自然对流环境下，当芯片发热功率为2W时，该散热器的温升为52℃，该散热器的热阻为26℃/W；当芯片发热功率为3W时，该散热器的温升为75℃，该散热器的热阻为25℃/W。

从图A可以看出，散热器温升随着芯片功率的增大而增大，而散热器热阻随着芯片功率的增大而减小。

图B所示是散热器在强制对流环境下的性能曲线。水平轴是通过散热器的流速（LFM），竖直轴是散热器的热阻（ ℃ /W）。

例如：强制对流环境下，当通过散热器的流速为400LFM时，其热阻为9.5℃/W，2W的芯片散热器温升为19℃；当通过散热器的流速为600LFM时，其热阻为7.0℃/W，2W的芯片散热器温升为14℃；通过图B可以看出，散热器热阻随着流量的增大而减小，增加风的流量，可以显著降低芯片表面温度，但当流量增大到一定程度，再增大流量将对降低热阻帮助不大。

需要注意的是，在实际应用中，随着芯片尺寸，位置，单一或多个热源，散热器的摆放方位的差异，实际散热器性能曲线会与图中所示有一定的差异，结果以具体应用为准。

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全部评论（3）

ming Lv5. 技术专家 2020-11-18

学习了
terrydl Lv9. 科学家 2020-02-16

学习了
ACE Lv7. 资深专家 2020-02-16

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