表面传热系数(240mm砖墙的传热系数)

对流换热系数查询表

作者|王永康模拟秀专栏作家第一|一，引言目前，电子产品正朝着功能齐全，重量轻，成本低的方向发展。这种需求使得电路板必须在高密度电流的条件下工作。一般而言，汽车电子产品在恶劣的环境下运行。在过去的几十年中，电子产品已在汽车工业中得到越来越多的使用，其对轻便和具有成本效益的电子产品的需求呈指数增长。另外，与外包装的轻量化要求一样，电子产品的功能已经大大增加，这势必给电子产品的热管理带来挑战。为了满足应用程序所需的许多功能，电路板设备的密度和板上的电流也增加了很多。在大电流的要求下，焦耳在板上增加的热量损失非常大。如果使用自然散热方法，而不在表面上使用其他冷却方法，则上部器件和铜层的散热是巨大的散热挑战。关键字：设计优化，电加热模拟，焦耳加热，高电流密度，在本研究中，该产品包含塑料外壳和可以在大电流下工作的电子组件。该产品具有多个输入和输出，并支持各种负载。高密度电流流过中间多层铜箔。由于这些铜层的尺寸限制，在高密度电流的情况下，不可避免地会导致更高的焦耳热。另外，多个电子组件在基板上工作。结果，这些组件处于较高的工作温度下。在这项研究中，使用热风险管理工具进行电热模拟，并进行热测量以分别通过热成像和热电偶测量热场和组件的温度。比较热模拟和测量的结果，误差在±以内。在验证热仿真模型的基础上，通过仿真进行了参数研究，优化了铜线的几何形状和部件的位置，优化了部件的功耗，布线和基板的布局堆叠优化。这种优化有助于减少板上的热点和温度。在产品开发的早期阶段，可以大大降低开发成本和产品成本。电流流入板上的铜箔，铜箔又产生热量。公式为：其中焦耳热损失以单位表示；是流入电路板的电流单位；是铜箔的电阻，单位为欧姆。电阻与铜箔的几何形状和电阻率有关。相应的公式是：随着电流的增加，焦耳热可能成为巨大的挑战。如果内部产生的热量较高，
热挑战将放大很多倍。 1.某种汽车电子单元产品的产品分析，它支持车辆上的多种应用。为了满足所有这些要求，需要在板上传递更高的电流。由于尺寸限制，铜层在流过高密度电流后会引起更高的焦耳热。另外，电路板上的设备也会产生大量热量。相应的结果是整个板上的设备处于高温状态。 2.电热耦合仿真板的电热仿真有助于可视化整个板的热场；确定电流的瓶颈；确定电路板上的热点，从而优化电路板的布局板中的铜箔减少了焦耳产生的铜箔的热量。在这项研究中，使用热风险管理方法（，）电热模拟来计算电子设备的温度。三，仿真模型该模型由组件及其各自的功耗，电路板内部的散热孔和热量，电路板基础材料（不同的铜层，用于铜层之间电流的导体，输入和输出引脚等）组成。壳结构的影响主要体现在与边界条件相对应的传热系数上，总转化系数是从系统级共轭传热模型得出的，其中考虑了整个产品的传导，对流和辐射，电流为分配给输入和输出引脚。将环境温度作为组件的边界条件。4.仿真的有效性为了消除热瓶颈并延长产品的使用寿命来评估产品的热风险，部件和塑料外壳的极限值。作为电子产品的温度cts上升°，其寿命将减少一半，所有电子产品都必须保持在合理的工作温度下。寿命与工作温度的关系为：表示工作时间，单位为；是一个常数；表示设备的工作温度（单位）。为了验证仿真结果，在实验室中通过红外热成像和热电偶测量来测量板级和组件级。它们分别用于热场和组件温度。仿真和测量结果表明，电路板的温升误差在±以内。该表显示了要测量的几个工作部件的温度及其在仿真中的预测温度。 5.初始模型一旦通过实验室测量验证了仿真模型，便可以在满载情况下加载完整模型，其中电路板的电流和组件的功耗最大。下表中显示了铜层的厚度信息（每层的厚度）：测试电路板的顶面，电路板的最大值温度升高˚，整个电路板的焦耳热为。
这将不可避免地导致组件的温度升高，因此需要对铜箔进行修改以降低它的温度。作为减少焦耳热的第一步，可以通过增加铜层的厚度来增加电流流通的横截面积。铜层的厚度如下：通过计算，电路板上的最大温度上升为˚，并且焦耳热从此降低。随着铜层厚度的增加，电流流过的横截面积将增加一倍，这将焦耳热降低了一半。计划-板顶部的温度分布云。最佳计划随着铜层厚度的增加，横截面积也会增加。这是减少焦耳热和最高温度的有效方法。在继续优化设计的方案中，选择了最大的铜层厚度。如下表所示，修改铜箔层的厚度信息：计划-板顶部的温度分布云图在此计划中，板的最高温度升至˚。增加电流流过的横截面积可以进一步减少焦耳热，从而降低温度。顶层铜箔的最大电流密度从降低，内层的最大电流密度从降低到。 9.结论降低零部件的温度是提高电子产品寿命的重要设计目标。对于高电流密度的板，要保持安全温度，焦耳热必须最小。通过优化布线的几何尺寸，对方案进行了修改（修改了电路板布局），以进一步降低电路板和设备的最高温度。如方案所示，内部层用于承载电流，使电路板的最大温升从原来的℃降低到℃，从而大大提高了电子设备的使用寿命。通过这种情况的热仿真计算，可以帮助工程师在产品设计的早期阶段快速找到热点，并采取相应的措施消除热点。作者：王永康，模拟秀专栏作家