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妙用红外热像仪,提升散热设计效率

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妙用红外热像仪,提升散热设计效率

发布日期:2018-08-23 作者:金厚德电子 点击:

   过热一直是产品稳定可靠运行的大敌,热管理研发人员做产品论证和设计时,需要统筹照顾不同市场主体的需求,在性能指标和综合成本之间达到最佳平衡。


灵活使用红外热像仪,研发人员可大幅提高散热设计各个环节的工作效率


一、快速评估热负载


红外热像仪可对产品温度分布直观成像,帮助研发人员精准评估热分布,定位热负荷过大区域,让后续的散热设计更有针对性。


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▲PCB电路板


二、散热方案评估验证


设计阶段会有多种散热方案,FOTRIC红外热像仪可帮助研发人员快速、直观的评估不同散热方案,确定技术路线。


举个例子幸运快三,将一个离散的热源放置在一个大的金属散热器上,会产生较大的热梯度,因为热量缓慢地通过铝传导到翅片。研发人员计划在散热器内植入热管,达到既减少散热器板厚度和散热片面积,降低对强制对流的依赖从而实现噪音降低,又保证产品长期稳定工作的目的,红外热像仪可以很好的帮助工程师们评估该方案效能。


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上图解说:
热源功率150W;
左图:传统铝散热片,长度30.5cm,基底厚度1.5cm,重4.4kg,可以发现热量以热源为中心梯度扩散;
右图:植入5根热管后的散热片,长度25.4cm,基底厚度0.7cm,重2.9kg,较传统散热片减材34%,可以发现热管可以等温的将热量带走,散热器温度分布均匀,同时发现导热只需3根热管,有进一步降低成本的可能。


更进一步,研发人员需设计热源和热管散热器的布设和接触。借助红外热像仪,研发人员发现热源和散热器可借助热管,实现热量的隔离传输,这让产品的设计可更加灵活。


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上图解说:
热源功率30W;
左图:热源和传统散热片直接接触,散热片温度呈现明显的热梯度分布;
右图:热源通过热管将热量隔离传到给散热片,可以发现热管等温传输热量,散热片温度分布均匀;散热片远端温度较近端高0.5℃,是因为散热片加热周围空气,热空气上升聚集加热散热器远端所致;
研发人员可进一步优化热管数量、大小、位置、分布等设计。


三、散热材料比选


确定散热方案后,研发人员需对供应商提供的不同规格的散热材料进行测试筛选,达到散热指标和成本的均衡。


比如在手机、导航、智能硬件等电子产品中,会使用铝箔贴片、石墨散热薄膜等柔性导热材料用于散热,这些材料有不同品牌、工艺和规格,借助红外热像仪,研发人员可快速评估他们的散热效果,综合考虑性能指标和成本确定合适的材料。


下图为不同规格的散热薄膜材料的筛选对比,其中a为对照组,热源不做任何散热措施,b~d热像图所用散热材料从上到下的微观分层为:


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各样品的最高温如下:

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        ▲说明:热源1.3W,25×25mm,导热片50×50mm


再比如铝合金散热器通常导热性高,但热辐射效率差,可通过超声机械涂层和铠装等技术提高热辐射性能,从而在不提高体积的前提下提高总体散热效能。


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▲说明:右侧镀层材料为Al2O3+SiO2


四、整机验证测试


投放市场前,产品还需做整机测试,以验证散热设计达到法规、标准要求,并能保证产品稳定可靠运行。验证测试需要模拟不同工况,持续较长时间。红外热像仪可辅助工程师完成产品验证阶段的测试。


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▲手机整机测试


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▲笔记本整机测试


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▲LED照明整机测试

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