了解热变电阻的计算

对于为什么不可在事后考虑设备的热因素这个问题，我之前讨论过诸多原因。在设备发生故障前我们有很多方法控制设备的热需求。我的一位比较出名的同事 Ross Wilcoxon，是 Rockwell Collins 公司的首席机械工程师，他对此了解颇多。他有一篇文章叫“热变电阻网络的矩阵电子表格解决方案：第一部分”作为重要版面登在 2010 年秋季《电子冷却》杂志上，其中他论述了使用 Excel 进行热变电阻建模的方法。

我那强烈的好奇心怎能让这篇文章束之高阁呢。我不得不提出一些疑问。Ross随和地为我答疑解惑。  

[Amanda Hartnett] 为何对设备所使用的各种材料的热变电阻进行特性化很重要呢？

[Ross Wilcoxon]或许它不是 —— 有时候从电阻网络分析（或任何建模结果）所学到的最好的一课是决定哪些对于最终结果（元件温度及可靠性等）确实是重要的而哪些又不是重要的。 例如，如果一个系统的铝底座在整体的热变电阻中属于关键部分，并且具有较大的温度梯度，那么了解其合金种类就显得特别重要，这样您就可以更好地评估其热导率。 另一方面，如果底座的温度非常均匀，那么我们准确了解其可能的热导率就变得没那么重要。

[Amanda Hartnett] 为完成电阻网络分析，我们需要从材料供应商那里得到哪些信息？​

[Ross Wilcoxon] 很明显，热导率是一个很好的开端。如果您正在做瞬时分析（我计划在电子冷却系列的第三部分讲述），那么比热容和密度信息非常重要。对于界面材料来说，对总体界面电阻的要求比热导率更高。在许多情况下，既有标称值的数据又有对不确定性的指标确实是好事。热网络的电阻可以如标称材料属性一样简单地通过最佳或最坏案例的数字来计算。 在电子数据表中对这些值进行切换非常容易，通过观察切换最佳值和最坏值对总体温度的影响，我们能够很好地感受知道确切数值的重要性。还有，我曾做过一些基于蒙特卡洛模拟计算的电子数据表，让我看到事物不确定性的累积效应，如导热胶和热试验台架。  对于这种类型的分析，您必须要对不确定性和标称值作一些了解。

[Amanda Hartnett] 这样的模型可以用于显示单层的退化效果吗？​

[Ross Wilcoxon] 我想我不太清楚您的意思。 在热变电阻计算中，如果我们考虑单层的效果（我以为您指的是热界面材料），那么当然 —— 您可以在等式中只用一个因子去解释空隙之类，就说该界面材料的有效热导性降低了 X%，然后评估总效果所受到的影响。 我想，它实质上取决于将材料和几何参数转换成热变电阻的复杂程度。

[Amanda Hartnett] 在典型的冷却方案中，您有发现边界值会比其他因素更重要吗？​

[Ross Wilcoxon] 在很多情况下，在导热路径（某一元件与其连接的任何物体间的界面 —— 我肯定您喜欢这个答案，是吧？！）的第一毫米内热较量就散失了，但在许多系统中，瓶颈出现在最后一毫米中（将热量从系统转移到周围事物上）。进行网络电阻分析的较大利好之一是您可以只要在电子数据表中切换一对数据，就可以极简单地调整电阻，包括这些边界条件。这可以让您清楚了解哪些参数是最重要的、我们需要更深入了解哪些东西。 例如，在我为电子冷却杂志撰写的下篇文章中（假设我已经写好了），我计划对研究导弹发射器的部分设备以及其他供应商的设备所进行的分析做一些介绍。在做分析的时候，我们并不知晓事物的特定细节，比如我们要将模块连接到的表面的处理、导弹发射器的具体合金等。 快速检查工具帮助我们确定哪些未知因素实际上对热分析很关键，然后我们可以重点找出这部分信息。

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Ross – 感谢您花时间和我们分享您的知识和经验！