多点热源散热片之最佳化设计-元智大学最佳化设计试验室.PDFVIP

運用於電源供應器中之多點熱源散熱片最佳化設計－多點熱源散熱片之最佳化設計 作者 ：黃喻 鴻(2006-07-29) ；推薦 ：徐 業良 (2006-08-01) 。 作者 ：黃喻 鴻(2006-07-29) ；推薦 ：徐 業良 (2006-08-01) 。 附註 ：本文為九 十五學年度 元智 大學機械工程研究所黃喻 鴻碩 士 論 文 「運用 於電源 附註 ：本文為九 十五學年度 元智 大學機械工程研究所黃喻 鴻碩 士 論 文 「運用 於電源 供應器中 之多點 熱源散熱片最佳化設計 」第 三章 。 供應器中 之多點 熱源散熱片最佳化設計 」第 三章 。 第三章 多點熱源散熱片之最佳化設計 在一般典型的散熱片最佳化設計中，通常都以單一熱源作為分析對象，目標函 數的設定為熱阻的最小值或是散熱效率的最大值 [Karimpourian, 2005] 。本研究中則 以多點熱源的散熱問題作為分析及探討對象，採用最佳化數值分析軟體 GAMS [Rosenthal, 1998] 來求解本章的最佳化設計問題。GAMS 是“ General Algebraic Modeling System＂（一般性代數模擬系統）的縮寫，最早是由美國的世界銀行的 Meeraus和 Brooked所發展。本研究中以混合整數非線性規劃法 (MINLP, Mixed Integer Nonlinear Programming) 來求解本研究所提出之最佳化數學模型，進而得到設計最佳 解，並對此設計最佳解進行檢驗。 3.1 多點熱源散熱片之設計需求 電源供應器是利用風扇以強制對流方式散熱，流體流經散熱鰭片將功率晶體所 產生的熱能帶走，進而達到散熱的效果。一般散熱片的設計首重散熱效率，在給定 的空間限制下，散熱片能夠達 到最佳的散熱效率才是好的設計。然而散熱片的面積 越大其散熱效率越高，但材料的成本也相對增加，因此提高散熱片的效能，除了增 加散熱片的熱傳效率外，另一方法即是降低散熱片的熱傳阻抗。 增加散熱片熱傳效率的方法有很多，包括增加風扇流量、降低功率晶體損耗功 率、選用高熱導傳係數之散熱基材或是增加散熱片面積等，都是目前設計上常見的 方法。以下對這些方法做簡述： 1 .tw/ 運用於電源供應器中之多點熱源散熱片最佳化設計－多點熱源散熱片之最佳化設計 (1)增加風扇流量 風扇的流量與風扇體積及轉速有關，過大的體積會影響零件空間，過高的 轉速會產生噪音。風扇的選用，不僅要有足夠的風流量，也要考慮風扇噪音的 ×40mm ×40mm 28mm 表現，本研究中選用台達電子所生產的風扇，尺寸為 ， 編號 FFB0412SHN 之風扇作分析，其風扇流量為 22.8CFM 。 (2)降低功率晶體損耗 在目前電源供應器高瓦數及高效率的趨勢下，電源供應器的輸出瓦數愈 大，功率晶體的電流也就愈高，其損耗功率也隨之增加；高效率之功率晶體雖 然損耗功率較小，但成本也較昂貴，此方法雖然可以有效的降低散熱片的熱 量，但在成本的壓力下，通常不會採用此方式來增加散熱片的熱傳效率。 (3)選用高熱傳導係數之散熱基材 金屬的散熱能力與其熱傳導係數有關，目前市面上最適合用在散熱片之材 料包含銅、銀、鋁…等，其導熱係數最佳為銀，但用銀來做散熱片太過於昂 貴，所以選擇材料上以銅或鋁合金做為散熱片的最佳材料。因鋁合金比銅更便 宜且製造方便，本研究將以鋁合金作為散熱片之基材。 (4)增加散熱片面積 增加散熱面積將使得散熱效果越好，藉由散熱片的熱傳表面積增加來達到 散熱的要求為一般散熱問