2 影响散热器散热性能的几何因素分析
通过实验发现,散热器的几何因素对散热器的散热性能有很大的影响,现以一典型型材散热器为例,分析散热器各几何参数对散热器散热性能的影响。
选定某一功率器件(LM317)为热源,其工作电路原理图如图2所示。工作在自然冷却条件下,环境温度为30℃,功耗为3.2 W,选取的散热器为型材散热器SYX-YDE(物理模型如图3所示),散热器各个 几何参数如表1所示。

热源与散热器表面为金属与金属的干接触,无绝缘片也未涂硅脂或导热胶,查有关手册取热源与散热器之间的接触热阻为09℃/W。通过散热器设计分析软件进行初步分析,散热器优化设计分析软件采用的是美国Flunt公司的Qfin软件,它采用计算流体动力学求解器,有限体积法,非结构化网格可以逼近复杂的几何形状,同时能实现散热器肋片高度、长度等几何参数的优化。
通过散热器优化设计分析软件得到的散热器和热源相关热参数见表2。

下面具体分析改变散热器各几何参数对散热器性能的影响。
选定散热器热阻为优化目标,利用散热器优化设计软件,设定散热器某一几何参数为优化变量,比较优化前后几何参数的变化及对散热器热阻的影响。
1) 散热器肋片长度的影响
在散热器优化设计软件中,按照建模向导,其他几何参数和环境条件均保持不变,分析肋片长度不同时,散热器热阻和热源结温的变化,得到如表3分析结果。

从表中数据可看出,肋片长度适当增加能减小器件结温,但是过分增加肋片长度不能确保热量传导至散热器肋片的末端,因此使传热受到影响,不能大大降低结温,反而使散热器重量增加太多。一般认为散热器的肋片长度和基座宽度之比接近1传热较好。