冷却小型电子设备

TLDR:间隙较小(~1 毫米)的设备可以进行基于传导的热模拟。


虚构的 ANSYS 腕带上的温度。

这些小玩意儿很酷,而且卖得很热。

小型设备的一个长期问题是它们容易发热,而且很难散热。大多数设备需要通过外表面散热。当你把它们做小的时候,表面积会迅速缩小,它们就会发热。有时还要加上微型风扇和鼓风机......然后事情就变得非常复杂了。

背景

与流体动力学中的许多问题一样,我们有方便的无量纲数来指导我们。

瑞利数

它描述了通过自然对流与扩散进行的热传递比率。由于瑞利数是长度^3的函数,这意味着当气隙较大时,自然对流占主导地位。当气隙较小时,扩散/传导占主导地位。

这符合直觉。我们真的期望空气在非常小的空间里流动吗?

当我们使用基本扩散求解器而不是完整的 CFD 求解器时,我们可以早点回家!(1 vs 5 pdes)

问题是,什么时候我们才能将自然对流仅仅视为传导问题,或者多小的空气间隙才足够小?

将一些数字代入上面的公式?不,我喜欢做模拟,所以我只需将几个数字代入 ANSYS 即可。

传导与对流


假设你有一个非常......非常空的电子设备。里面有很多空隙。

该模型是一个手机大小的空盒子,里面有一个芯片(热块)。我们将比较以空气为导体的传导模拟结果与基于 cfd 的自然对流模拟结果。

让我们看看芯片上的温度有多大差异。


对流热


传导热


那里肯定存在一些自然对流!

里面有很多空白空间。让我们看看当我们改变盒子的大小时会发生什么。

由于模型是完全参数化的,我们可以快速进行 DOE 和优化研究。


芯片温度误差主要与到墙壁的距离有关。

灵敏度图显示芯片上的误差主要取决于芯片和外壳之间的间隙。


芯片温度误差与与墙壁距离的关系

正如我们在上图中所看到的,如果间隙约为 1 毫米,我们可以将芯片的温度误差保持在 3 度以下。

因此,如果我们研究的是小型手持设备,那么通过空气传导通常是一个可以接受的假设。如果设备中存在较大的间隙,那么空气循环就变得很重要,并且应该使用 CFD 热工具。

非常简单!

喜欢这些帖子吗?请在下方关注我们。

有电子冷却问题吗?我们很乐意帮助您。

相关推荐
Byron Loong35 分钟前
【硬件】LSI 阵列卡(MegaRAID)完整部署与使用指南(2026 年)
硬件工程
zy135380675733 小时前
12V输入5V/2A输出升降压芯片AH4002
科技·单片机·物联网·fpga开发·硬件工程·智能电视
来自晴朗的明天2 天前
高速画板-USB模块的PCB设计5-USB2.0/3.0布局布线要求
单片机·嵌入式硬件·硬件工程
来自晴朗的明天2 天前
差分控多少Ω阻抗
单片机·嵌入式硬件·硬件工程
安徽必海微马春梅_6688A3 天前
A实验:穿梭避暗实验箱 大鼠避暗箱 大鼠避暗系统
人工智能·硬件工程·信号处理
线束线缆组件品替网3 天前
Amphenol RF 同轴线缆:高频 RF 系统设计中 VSWR 与损耗控制实践
网络·人工智能·电脑·硬件工程·材料工程
谢怜823 天前
计算机组成原理第六章指令
硬件工程
恒锐丰小吕3 天前
屹晶微 EG3116 600V高压、2A/2.5A驱动、双高有效输入逻辑的半桥栅极驱动芯片技术解析
嵌入式硬件·硬件工程
weixin_669545203 天前
单通道 2.7-12.0V 持续电流 2.3A H 桥驱动芯片 智能锁马达驱动IC XR8313
单片机·嵌入式硬件·硬件工程·信息与通信
线束线缆组件品替网4 天前
Amphenol LTW 防水线缆 IP67/IP68 结构解析
运维·网络·人工智能·汽车·硬件工程·材料工程