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散热器设计计算器
电子冷却·结温

用鳍片阵列热阻实时计算电子元件结温。切换自然对流和强制风冷，可视化Bar-Cohen最优鳍片间距和鳍片数优化曲线。

$$T_j = T_a + P_d \cdot R_{\text{total}}, \quad R_{\text{total}} = R_{jc} + R_{cs} + R_{sa}$$
参数设置
发热量 P_d 50 W
器件热阻 θ_JC 1.0 K/W
器件数据手册值
环境温度 T_a 25 °C
额定 T_j max 125 °C
材质
冷却方式
鳍片数 N 20
鳍片高度 H 30 mm
鳍片长度 L 80 mm
基板宽度 W 80 mm
鳍片厚度 t_f 1.0 mm
TIM导热系数 k_TIM 1.0 W/mK
TIM 厚度 0.10 mm
超过额定温度！T_j 超过了 T_j_max。
鳍片间距过小（S < 0.5×S_opt）
T_j 结温
—
°C
T_case 壳温
—
°C
T_sink 散热器
—
°C
R_total
—
K/W
R_sa 散热器
—
K/W
h_eff 对流系数
—
W/m²K
S_opt (Bar-Cohen)
—
mm
温度裕量
—
K
T_j vs 鳍片数 N（优化曲线）
热阻构成
理论 — 散热器热阻与 Bar-Cohen 模型

结温

$$T_j = T_a + P_d \cdot (R_{jc} + R_{cs} + R_{sa})$$

各热阻串联叠加模型

散热器热阻 R_sa

$$R_{sa} = \frac{1}{h_{\text{eff}} \cdot A_{\text{total}}}$$

$A_{\text{total}} = N \cdot 2HL + (N-1) \cdot SL$

Bar-Cohen 最优鳍片间距

$$S_{\text{opt}} = 2.714 \frac{L}{Ra_L^{1/4}}$$

自然对流时，S_opt 使鳍片阵列热阻最小化

强制对流（Dittus-Boelter）

$$Nu = 0.023\, Re^{0.8}\, Pr^{0.4}$$

$D_h = 2SH/(S+H)$（水力直径）