电源管理：散热方法大汇总-基础电子
当电气工程师提到“电源管理”这个词时，大多数人会想到各种具有转换器、稳压器和其他功率处理以及功率转换功能的直流电源。但是，电源管理远不止这些功能。由于效率不够，所有电源都会发热并且所有组件都必须散热。
  因此，电源管理也涉及热管理，尤其是电源相关功能的散热会如何影响散热设计与热量累积。此外，即使组件和系统都在规格范围内持续工作，随着组件参数漂移，温度的增加也会引起性能的变化。就算不是全盘崩溃，也会导致 终的系统故障。热量还会缩短组件寿命，进而缩短平均故障间隔时间，这也是保证长期可靠性需要考虑的因素。
  有两个关于热管理的观点，设计人员必须了解：
  ●“微观”问题，单个组件由于发热过多而处于过热危险中，但系统的其余部分（及其外壳）温度在可接受范围内。
  ●“宏观”问题，由于多个的热量累积而导致整个系统温度过高。
  一个设计挑战是确定热管理问题有多少属于微观，多少属于宏观，以及微观问题与宏观问题的关联程度。很显然，一个高温组件 - 甚至温度超过了其允许的极限 - 将会导致整个系统升温，但这不一定意味着整个系统都很热。但是，这意味着必须设法管理并减少该组件多余的热量。
  在讨论热管理和使用诸如“散热”或“排热”等词时始终要牢记的一个问题是：这些热量要散到哪里去？ 愤世嫉俗的人可能会说，设计师就是以邻为壑，到一个地方散热，把自己的问题变成别人的问题。
  虽然这个观点的确有点愤世嫉俗，但也有一定的道理。问题是要把热量发散到较冷的地方，以免对系统产生不利影响。这个地方可以是系统和机箱的相邻部分，也可以完全在机箱外部（仅当外部比内部温度低时才有可能）。另外还要记住热力学的一个定律：除非使用某种主动泵送机械，否则热量只会从高温位置向低温位置传递。
  热管理解决方案
  热管理遵循物理学基本原理。在制冷模式下，热传导有三种方式：辐射、传导和对流 (图 1)
  热传递有三种机制，特定情况下经常是三种机制一起使用，只是使用程度不同（资料：Kmecfiunit/CC BY-SA 4.0）
  简单的说法是：
  ●    辐射是指用电磁辐射（主要是红外线）带走热量，这种热传递可以发生在真空中。在大多数应用中，这都不是主要的冷却途径，但在太空真空中就是。在太空中，辐射是从宇宙飞船吸走热量的 途径。
发动机散热器
  ●    传导是通过固体或液体的热量流动，不过传热材料并不发生实际移动（当然液体确实会流动）。
  ●    对流是像空气或水这样的流体介质携带的热量流动。
  对于大多数电子系统来说，实现所需的冷却是先以传导的方式让热量离开直接热源，然后再以对流的方式将其传递到其他地方。设计上的挑战是需要将各种热管理硬件（即原始的非电子意义上的硬件）结合起来，以有效地实现所需的传导和对流。
  有三个 常用的散热元件：散热器、热管和风扇。散热器和热管是无需电源的无源冷却系统，其还包括自然引发的传导和对流方法。相比之下，风扇是一种有源的强制风冷系统。
  先从散热器开始
  散热器是铝或铜结构，可通过传导作用从热源获取热量，并将热量传到气流（在某些情况下，传到水或其他液体）中以实现对流。散热器有数千种尺寸规格和形状，从连接单个晶体管的小型冲压金属翅片到具有许多可以拦截对流空气流并将热量传输到该气流的翅片（指形）的大型挤压件
  用简单金属片制成的 Aavid Thermalloy 574502B00000G 散热片设计为滑动到 TO-220 封装晶体管上，具有 21.2C/W 的热阻，尺寸大约 10×22×19mm (资料：Aavid Thermalloy)
  来自 Cincom 的这些较大型挤压式多翅片散热器（M-C308、M-C091、M-C092）专为较大型 IC 和模块而设计， 的尺寸约为 60×60×20mm， 的尺寸为 60×110×25mm (资料：Cincom Electronics)
  散热器的优点之一是没有移动部件，没有运行成本，也没有故障模式。一旦适当尺寸的散
热器连接到热源，随着暖空气上升，对流就会自然而然地发生，从而开始并持续形成气流。因此，在使用散热器给热源的入口和出口之间提供畅通的气流时，这些优点至关重要。 而且，入口必须在散热器的下方并且出口在上方；否则，热空气会停滞在热源之上，从而使情况进一步恶化。
  尽管散热器易于使用，但它也的确有一些负面影响。首先，传输大热量的散热器体积大、成本高、重量大。而且它们必须正确放置，因此会影响或限制电路板的物理布局。它们的翅片也可能被气流中的灰尘堵塞，从而大大降低效率。它们必须正确连接到热源上，以使热量能够畅通地从热源流向散热器。
  由于散热器在尺寸、配置以及其他因素上有非常丰富的选择，刚开始会使我们在选购时眼花缭乱。请注意，有许多通用散热器以及针对特定集成电路 (IC)，例如特定处理器或现场可编程门阵列 (FPGA) 型号的散热器。
  另外还有不是分立组件的散热器。有些 IC 使用引脚或引线将热量从其芯片和主体传导到其 PC 板上，就相当于是散热器。其他的 IC 实际上在其封装下有一个铜塞，当它被焊接到 PC 板上时，这个金属块可用于为芯片降温。这是一种低成本而又有效的散热方式，但是这得假
定 PC 板其余部分温度较低并且附近没有其他组件也使用该板散热。实际上，每个器件都试图将多余的废热排放到邻近区域，这是一场零和游戏。
  增加热管
  热管理套件的另一个重要器件是热管（图 4）。这种无源组件接近于工程师所期望的“几乎无成本”，因为它不需要任何形式的主动强制机制就可以将热量从 A 点传送到 B 点。简单来说就是，热管是包含芯和工作流体的密封金属管。热管的作用是从热源吸收热量并将其传送到较冷的区域，但它本身不作为散热器。当热源附近没有足够的空间放置散热器或气流不足时便可以使用热管。热管工作效率高，可以将热量从源头传送到更便于管理的地方。