为了选择正确的散热器来冷却电子应用,工程师了解不同类型的散热器的定义、用途和好处是非常有用的。以下是通常与热管和蒸汽室一起使用的散热器类型的一些准则。它们因气流、材料、水的使用和制造工艺而不同。
按气流分类的散热器
被动式散热器
被动式散热器是那些不依赖强制气流(风扇)的散热器,被认为比主动式解决方案更可靠。一个很好的例子是一个作为设备外壳的散热器。在这个例子中,热量从一个或多个发热元件转移到一个或多个外壳墙上。这些墙壁通常有一个暴露在外部环境空气中的翅片阵列。
主动散热器
具有靠近热交换器表面的动力装置(例如风扇或鼓风机)的散热器组件是有源散热器。这些还包括依靠泵送液体从热源去除潜热的散热器。由于主动式散热器依靠强制空气穿过翅片区域,因此效率更高——这意味着散热器设计更小更轻。
散热器按材料分类
用于电子冷却应用的散热器材料几乎总是铝或铜。
铝制散热片
铝质轻、易于制造且成本低廉,是大多数散热器的理想选择。合金 6061 和 6063 是*常见的合金,而 1050 和 1100 更纯净,导电性略高。它的导热能力、导热性约为铜的一半。这限制了热量可以从散热器底部的热源移动、传导的距离。
铜散热器
铜的导热系数约为 400 W/m-K,当散热器需要提高性能时可使用铜。用于铜板的典型合金是 CDA110 (391 w/mK)。缺点是铜的重量是铝的 3 倍,成本是铝的两倍。它的工作速度也比铝稍慢。某些类型的散热器,例如粘合翅片,可以由两种材料制成:一种用于底座,另一种用于翅片。
散热器按用水分类
尽管这个类别听起来很笨拙,但它实际上只包括固态金属散热器组件、使用两相装置的散热器和泵送液体散热器。
实心金属散热器
固态金属散热器由吸收热量的底座和散热片阵列组成,热量从散热片阵列散发到周围的空气中。根据散热器的制造工艺,底座和翅片可以由不同的金属制成——用于电子冷却的铜或铝。通常,这些是*便宜的散热器类型。
热管散热器
均热板和热管是*常见的两相设备,可以集成到散热器组件中以提高性能。由于这些两相装置的导热性非常高,因此散热器组件的整体性能得到改善。通常,热管会将热量从热源转移到远程翅片阵列,而均热板用于将热量传播到局部翅片阵列的底部。这些类型的散热器几乎与固态金属散热器一样可靠,但成本略高。
按制造工艺分类的散热器
与热管或均热板一起使用的散热器*常见的制造方法是 CNC 加工、锻造、压铸、拉链翅片、挤压、粘合和车削。
按制造工艺分类的散热器类型
CNC 加工散热器
复杂的设计选项以及高导热性是 CNC 加工散热器的两个主要优势。它们的制造成本有些高,并且制造吞吐率相对较慢,因此无法将它们作为廉价和/或大批量产品的选择。
锻造和压铸散热器
与锻造散热器一样,压铸散热器为大批量生产提供低单位成本。然而,对于中小批量来说,前期模具成本过高。压铸和冷锻散热器提供非常好的热性能。锻造散热器为复杂的散热器提供了良好的设计灵活性,而压铸散热器仅限于较厚的翅片,使其成为自然对流应用中使用的外壳盖的理想选择。
拉链翅片散热器
与热管或均热板搭配使用时,拉链翅片散热器重量轻,能够提供薄而密集的翅片,并且易于与两相设备集成。均热板可以作为鳍片阵列的底座,而热管可以穿过鳍片的中心以有效散热。模具成本和单价合理。
车削翅片散热器
出色的热性能、薄翅片、高翅片纵横比和低加工成本是切削翅片散热器的标志。然而,翅片很容易弯曲。
粘合翅片散热器
当需要非常大的散热器时,粘合翅片可能是答案。另一个优点是底座可以由与翅片不同的材料制成。
挤压散热器
挤压散热器具有令人难以置信的成本效益,但提供有限的设计灵活性,无需二次操作,如 CNC 加工。