电子产品热管理:设计思路与多案例图解(进阶高级工程师必看)
作者简介科技自媒体优质创作者个人主页莱歌数字-CSDN博客公众号莱歌数字B站同名个人微信yanshanYH211、985硕士从业16年从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域。熟练运用Flotherm、FloEFD、XT、Icepak、Fluent等ANSYS、西门子系列CAE软件解决问题与验证方案设计十多年技术培训经验。专题课程Flotherm电阻膜自冷散热设计90分钟实操Flotherm通信电源风冷仿真教程实操基于FloTHERM电池热仿真瞬态分析基于Flotherm的逆变器风冷热设计零基础到精通实操站在高处重新理解散热。更多资讯请关注B站/公众号【莱歌数字】有视频教程~~对于项目来说工作汇报是项目管理整个过程的收尾阶段那么其工作内容主要的依据就是早期的方案设计所以做好方案设计规划尤为重要。之前我们分享过关于工作汇报报告模板的内容想了解详细信息可点击下方链接进行了解并有模板赠送。如何向上汇报专业的热设计报告向上管理与工作汇报职场晋升的软实力 | PMP拍马屁项目管理本期为大家带来电子产品热管理方案设计编写的内容以及注意事项此方法可借鉴到其他技术方向与行业领域参考。热设计方案是整个热设计过程的核心是将热设计输入的抽象指标转化成具象的模型不仅涉及到系统的摆布器件选型方案的布局同时还涉及到成本及加工工艺、材料等信息。热设计方案是处于热设计输入到热仿真的中间过程后续所有的热作业过程都是基于热设计方案展开的工作可以说是热设计方案的延续。热设计方案是成熟热设计公司或具备热设计能力的单位必备一个环节是热设计理论与实际应用的结合。方案设计主要关注的内容如下热设计指标或输入信息散热方式评估系统整体布局设计热设计理论计算风道or水道规划设计内部导热方式与路径设计器件选型1.热设计指标或输入信息项目的热设计相关工作是基于热设计输入指标、基于项目的需求分析而来的。可以从产品开发说明书需求或技术规格等内容中提取。这个我们在之前的培训计划里面提到关于项目管理内容中的需求挖掘与分析板块详细情况可点击下方链接进行了解。如何通过学习快速掌握一门技术结构与热设计数字化研发“工匠计划”1.0正式启动再比如我们之前直播间分享过的3KW IP65 OBC项目如下图所示新能源车载系统模块结构与热设计IP67可靠性改良方法新能源3KW_IP65充电模块内部散热设计或者是上面视频教程中的项目基本参数都是从客户所给的需求文档或者调研沟通中分析获得。该项目的初步仿真设计的基本条件如下进水口流量0.5L/min进水温度25℃环境温度25℃热源200W *2材料AL6061感兴趣的可以去B站工坊或主页 专题课程学习。2.散热方式评估根据行业内的竞争对手公司产品或竞品散热方案:特斯拉2.7KW DCDC转换器方案拆解另外还有德国Brusa尼桑等汽车充电机的模块产品借鉴了叶脉冷泵的仿生学原理等技术。叶脉冷泵在水冷板设计上的启发与仿真验证根据发热功率的体积功率密度或平面热流密度来选择散热方式。不同散热方式表面热流密度对应的温升曲线示意由上图给定的几种散热方式通过计算产品表面积、根据表面温升要求目标查找表面热流密度。由公式表面积*表面热流密度即可获得初步散热能力以此评估所选的散热方案是否合适。还有体积功率密度等方法也可以进行初步的整体散热评估详情可点击下方链接进行了解。高功率电子产品的闭环液冷散热液体冷却系统及其部件3.系统整体布局设计根据产品功能产品可分成几大部分每一部分的发热器件具体要求。比如损耗大小布局的便利性如下图所示损耗清单内部布局安规的要求如下图所示车载3KW-ACDC-IP65 Hipot问题总结与分析外观的需要以及组装工艺的需要如下图所示3KW车载充电机外观可以做一些拉丝、阳极氧化、电镀、喷砂、电泳、喷漆等表面处理让外观符合客户要求。组装工艺得满足产线能快速、便利生成的需求同时要能达到实际使用场景的稳定性要求比如车载、非车载不同防护等级的产品组装方式都有很大差异。4KW非车载充电机以上这些都是对系统的布局设计。4.热设计理论计算系统风量或液体流量计算风扇及水泵的选型进出风口或进出水口截面积、开孔率等计算噪音估算换热系数计算涉到雷诺数风速物性参数等判断层流与紊流散热面积计算比如散热器的面积满足支撑散热需要热阻的计算比如散热器的热阻材料热阻对流热阻等相关计算公式在我们的手册中多数都有提到并且这个手册我们一直在丰富后续更新服务仅供VIP会员提供。工程实用手册热设计理论计算公式大全 | 周末福利大放送以上这些还有国标可以参考包含测量方法与测量点位等信息详细内容可点击下方链接进行获取。散热器的热阻和流阻测量方法5.风道or水道规划设计风道的规划设计方法结合某大厂据说是华为热设计规范文档以及个人项目经验汇总整理。以下是风道设计的一些基本原则尽量采用直通风道避免气流的转弯。在气流急剧转弯的地方应采用导风板使气流逐渐转向使压力损失达到最小尽量避免骤然扩展和骤然收缩进出风口尽量远离防止气流短路在机柜的面板、侧板、后板没有特别要求一般不要开通风孔防止气流短路为避免上游插框的热量带入下游插框影响其散热可以采用独立风道分开散热。风道设计应保证插框单板或模块散热均匀避免在回流区和低速区产生热点对于并联风道应根据各风道散热量的要求分配风量避免风道阻力不合理布局要避免风道的高低压区的短路更多关于风冷与液冷的规划设计内容可点击下方链接进行详细了解关于电子产品热设计风道优化的几个原则液冷板结构热设计规范与仿真技术要点一水冷板流道设计与优化思路6.内部导热方式与路径设计内部导热方式思路是从降低热阻的角度考虑规划从热源到外壳的热量传导路径的选择从多条路线进行热传导并对传热路径中的材料进行选型同时需要考虑界面连接的固定方式。散热第一步是导热仿真分析验证产品热设计方案及其准确性偏差根源分析与纠正7.器件选型经过上述方案的计算及设计确定零件的材料表面处理工艺等信息。关于风扇、散热器、元器件降额、表面处理等内容可点击下方链接进行了解。关于电子产品中风扇应用的基础知识增强辐射传热能力的表面处理设备表面颜色会影响辐射散热元器件降额准则