>>>铁甲威龙DIY之---甲机散热选取与安装浅探

西风瘦马

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      装机派对大型甲类的热衷,让重型散机箱DIY成为热门的话题.如何选择和安装自己的威龙铁甲,既性能强悍,又经济美观呢?散热器的选择和安装无疑是首要问题.



先偷个懒吧,不多费事敲字了,贴一段本人在一个讨论常见贵价异形散热器帖内的一段回复.
就是讨论的这种散热器和整块E型散热器对比.
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     首先,在整块的铝材内部,热量传递速度是很快的.短距离内(比如最大20cM),铝材的距热源近点与远点的温差是极小的.当然,前提是厚度足够,且铝材是整块.虽然"距离过长效能就会降低"是理论上肯定没错,但实际上在距离不是很夸张的条件下差异是非常微小的.

     其次,先来肯定一点,不管在任何情况和条件下,只要是空气型散热器,"用面积换效率"就是不变的真理.另外,一个高效的散热设备除了面积外,还有更多不可回避的其它性能因素以及成本因素需要考虑.

     实际上功放功率管散热器属低温热源散热器,热源--散热器--环境空气 之间的温差相对较小,因此散热器的安装中,温差损耗就显得尤其重要.通常的情况中,损耗温差最严重的就是功率管绝缘垫,其次是安装导热板/均热板等增加的压接接触面.

     再则,就按您的数据来看,这种异形散热器１８ＣＭ高的散热面积有０.４平方米,重３.３公斤.其面积/重量比系数是0.12多(居然比我想象的还低不少?).而市面上7楼这种E型系列成品,哪怕是E300散热器(长300mm,厚50mm,齿数30个,基板10mm,齿高40mm),5公斤重的面积超过0.9平方,其面积/重量比系数是在0.18以上.(75mm厚的E450的数据在下现在暂无法给出,但估计这种散热器做大型甲类功放效率会比E300更高.再就翼片表面拉成条纹的问题,异形散热器可以拉,E型一样可以拉,不构成优势).


因此,综上所述,个人拙见是:
      这种异形散热器看似小体积的单个面积很大,其实是重量巨大换来的,一算面积/重量比,立刻发现根本就占不到任何便宜.换句话说,看似大一半的面积,其实要花了多一倍的成本.
      如果按等重量对比,异形散热器显然已经败北.毫无悬念----同重量下面积比E形小.

      就算撇开成本因素不说,允许两种散热器同面积对比.虽然异形散热器的重量大,占去不少便宜.但是实际效果还要看怎样安装.
      整块的E型散热器,无疑可采用很经济的安装方法,直接将功率管群安装在散热器基板上,导热/均热效率高,温差损耗小.异形散热器的话,如果也采用功率管群直接安装在每个散热器上的方法,OK,这次异形散热器胜出了.毕竟重量上占了优势.但是这显然是花了更高的材料成本而且牺牲了管群均热精度为代价的.如果要保证均热精度安装均热板(实际多数人是这样装的),那么导热路径里无端端增加的一个(甚至不少人的安装是2个3个)压接接触面造成的温差损耗将把本来的优势消耗殆尽.

      更要命的是散热器是按重量卖的而不是按面积卖的,这样看来要PK  E形散热器,异形散热器哪头都讨不到好处.唯一的优点就是同面积下重量大些(当然钱您也要多数一点),散热器自身热容高一些,相对来说开机从冷机到热机,更慢一点.实际温度达到以后散热能力并不见长.

      鄙人认为,这种异性散热器很可能原本就是一种为高温热源设计的工业散热器,不适合做功放.或者说拿来做功放其性价比根本不能与设计合理的E形散热器比.

      最后,顺便再提个小小的观点,装功率管常用的云母垫或软硅垫导热性能很差,是造成管背--散热器温差损耗大的大户.如果换用导热性能优良得多的氧化铝陶瓷片(或更好的导热陶瓷),将会让温差损耗降低不少,也就是将散热器效率提高不少,同条件下可节约一些散热器材料.
      如果是采用这种高效导热垫的情况下,整块E型铝材散热器,将比加装均热板的拼装异形散热器体现出更加明显
的优势.






我真就不明白,干嘛老有这么多人非要去买又贵又不好用的散热器.

确实是该说说了.

老见有人装个几十瓦的机器,铝用了三四五十公斤,铜板拣最大块的装,结果装好了还叫太热.

其实根本不是面积不够重量不够,根源是整体效率太低.

前端效率降得太低,后端就得拼命加铝才能补回一点.
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(详细请见原帖)http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=102456&extra=&page=1



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西风瘦马

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    总的来说,在下一直认为,设计合理的E型散热器是正道,且宽度适中/高度大的接近正方底板的整块散热效率最高,最宜采用.其次是宽度降低,长度扩大的整块散热(拼合散热除非是路上白捡的应避免采用,特别是一些四肢发达头脑简单的侏儒异形散热).尽可能采用塑封管,直接在散热底板安装.避免加装增强底板或均热板/条或其它过接板之类的增加导热接触面的装置,既徒耗成本,又降低性能(即使是采用金封管,无法直接安装,也应采用宽角铝/角铜或宽厚铝条挖孔埋装等单次转接安装法,避免2次搭接甚至多次搭接安装).

    因此,在下所持意见一直是,在有选择余地的条件下,一定要用整块的设计良好的E型散热器,同时尽力降低"前端"温差损耗,才是最有效最经济的重型甲机散热方案.

为证实自己的想法,在下今日特地做了一次不完全对比实验.

将结果如实呈上.(条件有限,可能实验结果量化程度不足,但对比结果还是有意义的.请列位看官包涵.)


实验目的:
1:对比散热系统中导热路径前端增加底板导热接触面造成的散热结果差异;
2:对比散热系统中导热路径采用高导热绝缘材料---高导热陶瓷片 与传统绝缘垫散热结果差异.

实验过程报告:

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散热片材料,拆机功放机箱散热器一对(拼装片)
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拆出两片大小完全一致的单片作实验AB对照组散热器
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热源材料--dale铝壳1%精度 10欧姆50W电阻
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用串联上电分压法挑选离散最小的两只,做AB对照组发热芯.底板无损伤,光洁平整
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绝缘垫材料---普通优质功放管薄云母垫片,挑选4片无发泡无瑕疵品,AB组各2片
(之所以选用云母片不采用软硅垫,是因为云母片厚度低得多,因此实际导热性能比硅胶垫稍胜一筹)
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纯铝铝板一片,厚度4mm.表面光洁平直,面积测算约为散热器底板面积60%.加工钻好安装孔
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电源---国产功放老牛一只,利旧给电动工具组合调压用.暂借其给AB对照组发热芯直接并联交流供电.
2次侧取大电流交流20v供电,AB组10欧姆电阻耗散功率约各40W.
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安装AB组发热芯至散热器.左侧组安装铝板,增加一道导热接触面.右侧对照组直接将发热芯安装至散热器底板

(装云母垫片).各组安装过程都细心涂抹优质硅脂薄层,尽量降低不应有的安装性能损耗.
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固定全采用优质不锈钢内六角螺丝
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内六角螺丝采取穿透散热器用垫圈螺帽固定,以增加螺丝紧固扭力,尽量提高安装紧固度.
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增加铝板组,因平整度很好且尺寸并不很大,实际安装3颗螺丝后发现贴合已非常紧密,取消原计划中铝板4角钻孔上螺丝的步骤(避免了对散热器的额外破坏.)
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给AB组发热芯焊好等长等粗电源线,并联接入低压交流电源.上电.检查AB组电压,一致.
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垫入隔热木板,降低地板瓷砖散热影响.持续加热等待达到热平衡.
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加热10几分钟后,散热器开始明显发热.将散热器立起,成翼片内空气正常对流状态.等待达到热平衡.
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准备测温工具.带温度测量档数字表,接好镍铬热电偶.测得室温16度.指尖体表温度34度.精度尚可.
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尽管散热器不大,还是决定加热30分钟后测量,以保证已完全达到热平衡状态.
将探头垫双层软硅垫,涂少量硅脂,并在拇指裹厚胶布隔热,以免按压时手指无法忍受或烫伤.
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将热电偶头珠按紧至电阻铝壳表面,测量AB组发热芯温度并记录.
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再将热电偶头珠按紧至散热器基板顶端,测量AB组散热器基板温度并记录.
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分别快速剪断AB组供电线串入电流表测电流,复检电流是否有差异.复测结果电流一致.  2.03安培.
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西风瘦马

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实验结果(上半节)总结:

两组工作参数一致性较好,测量结果可靠度较高,比预料的好.
左组加均热铝板组,热芯温度/散热器基板温度分别为(摄氏) : 69,50 , 温差19
右组无均热铝板组,热芯温度/散热器基板温度分别为(摄氏) : 63,54 , 温差9
左组加均热铝板组热芯温度比对照组高6度.

结语:增加均热板等增加导热均热面的散热方案,耗工耗时耗成本,确实还会带来温差损耗提高.
本实验虽然仅采用4mm厚度,60%底板面积的铝板,但因实验总尺寸不大,安装紧合度较好,加上散热器距离不长,损耗并不很大.

大型机箱由于底板尺寸大平整度更难保证,硅脂层气泡排不净,更容易带来贴合面的温差过大损耗.




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西风瘦马

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下一步继续实验使用高导热陶瓷片与常用云母绝缘垫散热结果差异.
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本人装KSA100准备采用的氮化铝陶瓷垫片(以前曾接触过氧化铝粉陶瓷,印象比较深.这种新型氮化铝陶瓷也是第一次购买试用).这个东西拿在手里又重手又冰凉,感觉像抓着一摞铁片.
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厚度和云母片对比.厚度比较大,1mm,现在能买到的最薄就这个厚度.个人认为更薄一点就更好了.可能是厂家考虑到毕竟是硬质易碎品,再薄安装要求会高不少,所以对厚度过于保守.
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撤除左侧铝板组,直接安装.仍旧用右侧云母垫组作对照组.
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铝板贴合得非常紧,硅胶层无气泡,拆掉螺丝费了很大劲才把这片小小的铝板撬下来
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擦净硅胶.先试一试直接贴合安装,不涂敷硅胶.
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由于是硬质垫片,且此处两片拼合安装,安装中感觉电阻底面贴合平整度不佳,中间有拱顶,可少许翘动摆晃.
直接缓缓拧紧螺丝安装妥当先.
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上电.仍旧检测一下AB组电压.一致.(比先前高0.4v,正常,市电上升引起.对实验无碍.)
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加热30分钟后.准备测温.
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发热芯温度
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散热器温度
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实验结果:

左组陶瓷绝缘片组,热芯温度/散热器基板温度分别为(摄氏) : 61,50 , 温差11
右组云母绝缘片组,热芯温度/散热器基板温度分别为(摄氏) : 64,54 , 温差10
左组陶瓷绝缘片组热芯温度比对照组低3度.温差大1度.



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补一图
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实验中止前测陶瓷片边缘温度,55度,比基板温度高5度.
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西风瘦马

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实验对照结果,虽差距不如预计的明显,但已可判胜出,加上因时间关系,就不继续做硅脂涂敷安装法的对照了.涂敷硅脂安装性能差距应当还会有拉大.

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结语:

      高导热陶瓷绝缘垫片确实导热性能较优异.替代普通云母片的确可降低温差损耗.在拼合/硬性安装,贴合度不是十分满意的情况下已对比胜出.在功放这样的低温热源散热系统里,前端的每1摄氏温差损耗都是非常宝贵的.

      陶瓷片安装中还是建议涂敷优质硅脂安装,但注意要小心压合,否则易碎裂(可先用大块平面金属压合紧再装管拧螺丝).至于更悉心良好安装的性能表现,应当与此次实验成绩相比仍有提升空间.

      其次,个人认为目前1mm的陶瓷片厚度仍嫌过大,如能买到更薄的品种入0.5mm,性能无疑会更好.安装方面的难度应该不会构成太大的问题.

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本次小实验报告全文完.

欢迎拍砖,欢迎探讨.


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叮当

先学习.排队..

老牛288043

西风出手，一定不凡。先顶了再说。

STONE797

板凳伺候

笨笨猫007

老位置:沙发的旁边

344ms

好好学习

barrysam

第一页？

szccm

yaoding

zhangjianmin77

挑刺的来了!!!
不能用固定电压,电阻(恒定电流)做此实验来对比说明散热效果,不过楼主的精神本人很佩服.
实际的音乐信号是强弱不断变化的,记得N年前初学架子鼓的时候,老师一再强调,节奏要有轻,重,缓,急.轻若闲庭散步,重若雷霆万钧.
小信号的时候和大信号的时候热平衡温度肯定是不一样的.本地有位富商过50岁生日时弄来50门礼炮同时点放,足足放了半个小时,如果用机机来还原当时的声音,薄弱的散热器可要小心机机也跟着放烟花哦
这时重量的缓冲作用就体现出来了,如果有20公斤铝从小信号时的45度平衡温度上升到55度要吸收903*20*(55-45)=180600焦的热量(即使它不向外散一丁点热)换算成功是0.05千瓦时,也就是说平均500瓦的耗散功率从45度升到55度需0.1小时,也就是6分钟,如果散热器只有2公斤呢上升10度只需0.01小时(也不向外散一丁点热),实际情况传热的过程中是散热的,关键是薄弱型的散热器遇到特大暴雨时来得及么???
与我在以前的的回帖里,提过的三峡水库储蓄缓冲作用是否同理呢?;
当然还要看工作实际平均电流和静态电流的比值,越大重量的作用越明显.

zhangjianmin77

lz以前提过散热器的作用不是吸热,而是导热和散热.基板要求有一定的厚度,与吸热能力无关
这个观点个人认为不对,如果基板仅仅起导热作用,应该薄点才好,这样管子离叶片近些对么?
看见砖头了,闪

天上流水

瘦马的贴就是实际！
理论规理论！

西风瘦马

原帖由 zhangjianmin77 于 2007-12-25 02:20 发表
挑刺的来了!!!
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欢迎拍砖啊,拍得越痛,在下越能学到东西.

只可惜这几块砖没拍对地方.


"记得N年前初学架子鼓的时候,老师一再强调,节奏要有轻,重,缓,急.轻若闲庭散步,重若雷霆万钧." 先说句题外话,你的那位老师是好老师.你若没把鼓学好的话应该打PP.


如要证明 AB对照组实验检验不同安装方式的散热结果差异 不能用定压定阻法,你得提出更有说服力的证据才行.

首先,我就不费事说这里我讨论的是大甲机还是小乙机了.就当我们现在谈乙类机吧.对的,"小信号的时候和大信号的时候热平衡温度肯定是不一样的."但是放大器在设计之初会设计限定最大RMS输出指标的.一部设计制造合格的哪怕乙类放大器,在设计RMS输出范围内正常工作,就算长时间工作也不会超温烧毁的.

当然,如果你要用个家用放大器去重现50门礼炮同放的动态,估计如来见了都只能摇头叹气爱莫能助了.


热量无需费事去计算了,如果按你的储蓄理论就可以解决散热问题的话,看看材质比热容就可以了.论比热容,铁有铝的一半多,但是铁的密度是铝的3倍,那么是不是可以推出,将铝材换成同体积的铁,将能吸收比原有功率大一半的热量?铁可比铝便宜多了啊.这下经济多了.

水就更是便宜了,比热容是铝材的4.5倍!那么只要将铝材换成一罐铝材重量1/4的水,即可承受比原来更大的功率!要是换成等重的水,更可100W散热变400多W啦.

好了不讲笑了.要抱理论的话,理论上散热器倘若没有一丁点热容是肯定不行的. 不过,现实里这是不可能发生的事情.

甲类机的散热片,一块那么大铝材摆在那,热容量根本不是需要考虑的问题(要是连热容都需要考虑的散热器,还能算散热器?还指望能做甲类机?)

兄台只搬搬书本是没用的啊,何况搬都没搬对地方.

我的观点是认为以既有的铝材材质,要尽可能做成高效的导热基板和散热翼片(面积).超过基板经济厚度,再增厚基板的做法只能浪费铝材.

退一万步说,难道铝材非要堆在基板上才有热容,放到翼片上去就丧失热容了吗?

说"吸热"还有点道理,不能说是错误,因为"导热"和"吸热",这里在一定程度上算得上是一个概念. 但"三峡蓄洪"的"储热学说"就根本是谬论一条了.非要扯到水利工程上去,防洪的根本之道也不是"储水",而是"疏浚".散热也一样.


再明确一下基板储热的争议.基板是用来导热的,不是用来储热的.散热器最理想的状态是尽可能速速将热源发出的热量导出并散发走,也就是基板自身温度温度越低越好(产生更大的温差以利于热源热量的快速导出),并不是能把热量吸过来就成,更不是储存起来就成.散热器可不像MM的卫生棉一样,超强吸收,吸饱就换的.

基板储热,与基板的职责---迅速导热,尽量降低自身温度拉大温差 是矛盾的.  明白??

原帖由 zhangjianmin77 于 2007-12-25 02:47 发表
lz以前提过散热器的作用不是吸热,而是导热和散热.基板要求有一定的厚度,与吸热能力无关
这个观点个人认为不对,如果基板仅仅起导热作用,应该薄点才好,这样管子离叶片近些对么?

导热的问题,同材质条件,,当然是厚度(截面)越大导热能力越强,基板是翼片的导热桥梁,削薄基板以期拉近翼片点点距离,岂不是惜指失掌舍本逐末?

ary

火花

加均板确实是给散热通路增加了一层热阻，但我想均热板的作用不是为了更好的散热（做不到），是为了能让功率管的温升热度均等吧。不知对不对。

xtcqk

不但文采好，照片也一流。
如果能做一下导热硅胶片与云母片那个导热更优就好了，必竟用得多是这两种，陶瓷的我还没见过。14楼的观点也不错，均热片（或散热器的基板）的作用是均热，选取的厚度应该与发热源的热量有关，不是越厚越好，也不是越薄越好，太厚了，均热板不能尽快的把热量传递出去，只是储蓄热量，太薄了也来不及传出去。有时间希望也能做一下这个实验。
顶一下

毛毛虫

好帖，学习了。