本文重点
判断设计需采用主动散热还是被动散热方式。
了解采用恰当的电子器件散热方式为何至关重要。
探索不同的电子器件散热方式。
为电子器件散热需要提前规划、选择合适的热管理解决方案。在本文中，我们将介绍几种电子器件散热方式。不过在此之前，我们先来了解一下热量对电子器件的影响，看看为什么散热如此重要。
热量对电子器件有何影响？
所有电子器件在工作时都会产生热量。问题在于：它们究竟会产生多少热量？这些热量又会对最终产品带来怎样的影响？如果没有重视设计的热管理，产品可能会出现过热问题，甚至面临召回风险，从而造成重大损失。
对于发热量较高的器件而言，选择合适的热管理技术尤为重要。例如 FGPA、图形处理器、功率晶体管、稳压器以及大功率 LED 等，都是常见的“发热大户”。与低功耗器件相比，它们往往会释放更多热量。如果设计中使用了这些器件，整个设备就会变得滚烫。像微处理器这样的器件，运行温度升至 100°C 也不足为奇。幸运的是，我们通常可以通过参考产品手册中的热系数图，预估器件的发热情况。 更糟糕的是，如今设备变得越来越小巧，留给器件散热的空间越来越有限。在缺乏适当散热技术的情况下将这些器件封装进外壳中，积聚的热量不仅会降低周围器件的性能，还可能缩短其使用寿命。幸运的是，设计师可以借助一些方式来缓解这些问题。
选择电子器件散热方式
在为设计选择电子器件散热方式时，硬件设计人员往往需要权衡多方面因素。成本、设计空间、功耗、器件类型以及应用性质，都会影响他们的决定。
电子器件的散热方式通常分为主动散热和被动散热两大类。
主动散热
主动散热包括加装散热风扇、合理规划器件间距以及使用热管进行液体冷凝。这类方式通常用于微处理器或大功率输出设计，能够通过传导和对流机制更高效地降低温度，但需要依靠电源才能运行。
加装散热风扇并合理规划器件间距
加装散热风扇能够有效降低温度。散热风扇将受热空气从器件吹向通风口。在使用散热风扇时，通风路径规划至关重要，需明确进气口、出气口和气流方向。
如果设计空间允许，器件之间应保持一定距离。例如，在功率 MOSFET 附件留出足够空间，可防止热量传导至相邻器件，从而降低过热风险。
使用热管
热管是一种圆柱形铜管，用于将热量从高温器件中导出。有时，热管内部可能含有水等液体，可通过冷凝器释放热量。近年来，微型热管成为新兴方案，它们具备更高的导热效率和更小的体积，可以直接嵌入 PCB。
被动散热
散热器和散热孔都属于被动散热技术。虽然这类技术的散热效率有限，但无需额外电源，适合发热量较小的设计。例如温度数据记录仪，其内部不包含任何大电流器件。
使用散热片
散热片常用于功率晶体管、微处理器等器件。其表面设计为鳍片状，能最大限度地将热量传导至空气中。为提升导热效率，器件与散热片之间通常会涂敷导热化合物。
器件上的散热片
使用散热孔
散热孔是位于 PCB 散热焊盘上的过孔，能够将热量从功耗器件上快速导出。散热孔一般采用网格状排列，以最大限度地提高散热效率。这些过孔常见于 footprint 的接地焊盘中，如 QFN 器件。
高效的热管理离不开战略规划、设计布局和仿真，这些措施可确保选用的电子器件散热方式将热量充分导出，使器件始终在理想温度范围内运行。Celsius Thermal Solver 为单片微波集成电路、集成电路封装、射频 PCB、模块和微波/射频系统提供了完整的电热协同仿真技术。强大的 3D 热分布分析与自动化环境中的 3D 电器仿真相结合，实现真正的电热协同仿真，对温度和电流之间的重要相互作用进行迭代。
文章来源：Cadence