基于散熱器設(shè)計(jì)的大功率IGBT散熱器水冷熱阻計(jì)算

其中l(wèi)為散熱器的長(zhǎng)度，單位是m;B為散熱器寬度，單位是米;L為散熱器厚度，單位是米;A為散熱器總有效散熱面積，單位是平方米;h為水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)，單位W/m2K;λ為水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位是W/mK。計(jì)算結(jié)果為水冷散熱器熱阻值，單位是cm2K/W。這一模塊功能帶有演算的性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)在散熱器幾何尺寸，水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)，水的導(dǎo)熱系數(shù)確定的條件下，計(jì)算出該散熱器對(duì)應(yīng)的熱阻值。水冷散熱器熱阻曲線繪圖模塊如圖5，圖6所示。其參數(shù)意義同圖4。水冷散熱器曲線給出了散熱器總面積，水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)和熱阻間的定量關(guān)系。解決了兩個(gè)問(wèn)題;對(duì)于給定有效散熱面積面積的散熱器，為實(shí)現(xiàn)特定的熱阻，需達(dá)到多大的水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)，即需多大的管徑的問(wèn)題。對(duì)于特定的水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)，如何通過(guò)散熱器的散熱面積面積來(lái)控制熱阻的問(wèn)題。2.2 熱阻計(jì)算說(shuō)明

下面用實(shí)例說(shuō)明圖5，圖6熱阻曲線的制圖過(guò)程。在“1.3實(shí)例”中已經(jīng)計(jì)算出串聯(lián)A模型，B模型的總熱阻。首先，我們將水的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.5 W/mk，L=0.005 m，ls=0.55 m，B=0.45m填入相應(yīng)空格內(nèi)。然后選擇曲線類型。不同水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)下，散熱器有效散熱面積與熱阻之間的關(guān)系如圖5所示。不同有效散熱面積下，水的強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)與熱阻之間的關(guān)系如圖6所示。在界面左下方還有“計(jì)算水冷熱阻”，點(diǎn)擊進(jìn)入熱阻計(jì)算界面，如圖所示。按要求填入各個(gè)參數(shù)值：λ=0.5 W/mK，L=0.005 m，ls=0.55 m，B=0.45 m，h=1 000W/m2K當(dāng)輸入面積為1.4118是算出熱阻值為92.502 801 066 337 cm2K/W，與上面公式計(jì)算模型A結(jié)果92.503 cm2K/W相吻合。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了利用傳熱學(xué)基礎(chǔ)原理和公式推導(dǎo)的大功率半導(dǎo)體器件用散熱器水冷熱阻計(jì)算公式和為應(yīng)用方便開發(fā)的此公式的熱阻計(jì)算和熱阻曲線繪圖計(jì)算機(jī)軟件，經(jīng)實(shí)例計(jì)算和曲線的繪制，可用于水冷散熱器設(shè)計(jì)時(shí)參考。要注意的是本公式的精確性受到多重因素的影響，存在一定的誤差，且本文中所用的散熱器熱阻公式只適合水冷散熱器。