高速PCB电路设计中的散热考虑

　　在普通的数字电路设计中，我们很少考虑到集成电路的散热，因为低速芯片的功耗一般很小，在正常

的自然散热条件下，芯片的温升不会太大。随着芯片速率的不断提高，单个芯片的功耗也逐渐变大，例如

：Ｉｎｔｅｌ的奔腾ＣＰＵ的功耗可达到 25W。当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指

标之下时，就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放，使芯片工作在正常温度范围之内。
　　通常条件下，热量的传递包括三种方式：传导、对流和辐射。传导是指直接接触的物体之间热量由温

度高的一方向温度较低的一方的传递，对流是借助流体的流动传递热量，而辐射无需借助任何媒介，是发

热体直接向周围空间释放热量。
　　在实际应用中，散热的措施有散热器和风扇两种方式或者二者的同时使用。散热器通过和芯片表面的

紧密接触使芯片的热量传导到散热器，散热器通常是一块带有很多叶片的热的良导体，它的充分扩展的表

面使热的辐射大大增加，同时流通的空气也能带走更大的热能。风扇的使用也分为两种形式，一种是直接

安装在散热器表面，另一种是安装在机箱和机架上，提高整个空间的空气流速。与电路计算中最基本的欧

姆定律类似，散热的计算有一个最基本的公式：
　　温差 = 热阻 × 功耗
　　在使用散热器的情况下，散热器与周围空气之间的热释放的“阻力”称为热阻，散热器与空气之间“

热流”的大小用芯片的功耗来代表，这样热流由散热器流向空气时由于热阻的存在，在散热器和空气之间

就产生了一定的温差，就像电流流过电阻会产生电压降一样。同样，散热器与芯片表面之间也会存在一定

的热阻。热阻的单位为℃/W。选择散热器时，除了机械尺寸的考虑之外，最重要的参数就是散热器的热阻

。热阻越小，散热器的散热能力越强。下面举一个电路设计中热阻的计算的例子来说明：
　　设计要求： 芯片功耗： 20瓦
　　芯片表面不能超过的最高温度： 85℃
　　环境温度（最高）： 55℃
　　计算所需散热器的热阻。
　　实际散热器与芯片之间的热阻很小，取01℃/W作为近似。则
　　（R + 0.1）× 20W = 85℃ - 55℃
　　得到 R = 1.4 ℃
　　只有当选择的散热器的热阻小于1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃。
　　使用风扇能带走散热器表面大量的热量，降低散热器与空气的温差，使散热器与空气之间的热阻减小

。因此散热器的热阻参数通常用一张表来表示。