内容简介

《笑谈热设计》共分7章，第1章主要谈论电子设备热测试。第2章以风扇为主线，介绍了风扇在实际应用中的诸多特点和限制，从实际的角度选择和应用风扇。第3章介绍了电子设备中常见的元件和材料，同样从实际应用的角度来考虑它们的热设计限制和特点。第4章是有关于辐射热交换在电子设备散热中作用的阐述。第5章的内容围绕JEDEC组织推出的相关通信标准展开。第6章是一些独立的热设计故事集合。最后一章作者分享了过往在通信行业热设计中的趣事。
《笑谈热设计》具有措辞诙谐幽默，内容丰富、贴近实际产品和涉及行业广泛等特点。书中诙谐的言语承载着宝贵的经验知识，实乃电子设备热设计行业难得一见的好书。

经常书评

★本书运用幽默手法向读者打开了电子散热世界的大门。它不仅没有繁琐的热学理论和复杂的热流体动力学公式，而且提供了很多的实践应用经验。作者通过自身的经历和不同的散热案例来解释电子散热的基本理念，并且指导将这些理念应用于实际产品设计中。兼具趣味性和实用性的此书，定可使广大读者受益。
——爱美达热能系统有限公司全球副总裁兼亚太区总裁 崔言厚
　　
★本书以诙谐幽默的故事为载体，从不同的方面分享了作者非常丰富的热设计经验，引导了我们的设计思维，避免设计反复，启人深思，值得一读。
——上海剑桥科技股份有限公司结构设计总监 崔长将
　　
★电子设备热设计作为一门工程学科，相关的工程实际经验比教科书中的复杂方程和图表更为重要。本书作者将多年工作经验以故事的形式娓娓道来，内容通俗易懂，不仅适合广大热设计从业人员，相信机械和电子工程师等相关人员也可以受益颇丰。
——IBM国际商业机器（中国）投资有限公司数据中心咨询顾问 陈文鑫

目录

译者序
原书前言

第1章 测量与测试：直接从实验室得到错误的结果
1.1 最恶劣条件
测试要求注明产品温度测试是在“热最恶劣条件”下进行的。但可靠性部门、安规部门以及客户和热工程师对于最恶劣条件都有自己的理解。
1.2 可靠性测试
可靠性测试恒温箱中的风扇使空气反方向流过你的产品。这是不是一个公平的测试？或者说它是否能告诉你一些关于产品设计是否正确的信息？
1.3 五指测温仪
为什么你的手不是一个很好的热传感器。不仅仅是因为校核的原因，而且你的手确实有可能会被烫伤。
1.4 注意热电偶的类型
不同类型热电偶线具有不同颜色是有原因的。你不能通过直觉来确定不同类型热电偶的差异。这需要仔细判断。
1.5 排列组合增加职业安全感
或许在机柜中将产品堆叠放置并且使用一个大风扇进行冷却是个不错的方案。但也有不少关于散热的问题不建议采用这种设计。不计其数的硬件配置组合可能需要你进行几年的热测试。
1.6 热功耗随温度发生变化
对于一些元器件而言，它们的热功耗取决于元器件的温度。有时候它们的热功耗会随着温度的上升而上升，有时候却会随着温度的上升而下降。在这种情况下，在室温下测试得到的结果会与高温下测试得到的结果相反。
1.7 如何评估热仿真精度
这是一个关于评估的故事，讲述了如何使用百分比误差去得到任何你想要的结果。热设计一个很重要的评估是测试产品工作是否良好，通常采用的是温差而不是绝对温度。

第2章 风扇：增加空气流动和冷却系统的尺寸
2.1 空间和资源
老板最终同意给我一些热分析99资源。但由于你不得不与其他人分享原本就狭小的办公室，我们之间难免磕磕碰碰。当风扇被并排很近布置81；，同样的事情也在所难免。
2.2 风扇进风空间
市场部的同事问为什么风扇需要一个如此之大的进风空间。我通过一卷胶带和一个吸管向他送行演示。
2.3 流阻最小的路径
当空笺有多条流动路径蜀供选择时，它不总是沿着流阻最小89路径。这似乎更符合MurPhy定律。
2.4 难以理解的流动
-个被反复询问的问题是“直线英尺每分钟(1fm)与立方英尺每分钟(cfm)89差异”。通过使用融化的美国奶酪解释伺为不可压流动。
2.5 不正确的冷却系统冗余
Herbie想使用一个类似他个人计算机中的风扇／散热器模组。增加一个风扇／散热器模组是提升还是降低了电路板的可靠性？
2.6 正确的风扇转动方向
元器件89温度是否会取决于冷却风扇的旋转方向？对于越接近风扇的元器件，风扇旋转方向对其的影蹁越大。
2.7 温度和噪声
……
第3章 元器件和材料：很多元器件有时就是一个问题
第4章 辐射：斯蒂藩和玻尔兹曼不是20世纪70年代德国重金属乐队
第5章 JEDEC的故事
第6章 松散关联的故事集
第7章 通信：一个充满神话和错误的领域

试读

.1 不包括PCB板

何贝和瑞纳塔争论的声音很大，以至于我认为他们正在进行橄榄球比赛的输赢赌博。瑞纳塔总是选择具有目前最好四分卫的队伍，而何贝总是选择地理位置上更接近他家乡的队伍。

何贝断言底特律雄师将肆虐绿湾包装工前线（两支均为美国国家橄榄球联盟球队），“他们会将它做成瑞士干酪！”

我模仿霍莫·辛普森（美国电视动画《辛普森一家》中主角）的口吻说：“瑞士干酪。”

瑞纳塔指着我说：“有一个家伙可以平息这场纷争。”她猛烈地在白板上画草图，并且记号笔墨水溅到了她的脸颊上。

我说：“哦，橄榄球不是我所擅长的运动。”

何贝说：“橄榄球？伙计，你的思绪快回到办公室吧。我们完全是在讨论散热问题。”

我说：“哦，我希望听到一些有趣的东西。这些X和D的符号是什么意思？”

瑞纳塔抢在何贝之前说：“这是我避免心灵感应（Telepathic Port Module）遭受散热问题的新想法。我们采用PCB作为心灵/光学变压器（Psychic / Optical Transformer）的散热器。

瑞纳塔是来自塞多纳实验室的结构设计师。她的艰巨任务是组装HBU，正如她所说的：“将4.54kg的大脑放到一个2.27kg的盒子中。”瑞纳塔的父亲曾是卡特政府的官员，负责英制单位和公制单位的转换。

何贝说：“自从她读了你的书之后，瑞纳塔认为她是一个资历较浅的热设计专家。”

我说：“所以说你是一个热设计专家！你为什么不告诉我关于你散热器的想法？”

瑞纳塔给了我一个类似长途接线员似的勉强微笑。我从网络上一个散热论坛中得到了这个想法。这个叫斯派克的家伙说如果你在你的PCB板中加入铜层，你可以将元件的热阻减少一半！”

何贝点头表示赞同，“你的Thermal Tip of the Day #142甚至说由元件产生的热量通过元件引脚进入到PCB板中，所以那是有道理的。”

我不确定地说：“行，那X和D又代表什么？”

瑞纳塔说：“这是另一个名为KirkNSpock的家伙说他在一本杂志上看到你可以在PCB板上钻一些孔来提升板子的散热能力。他说：“增加表面积或其它一些什么。所以那就是我想对TPM所做的。在POX周围增加一些孔。我想要何贝告诉我在哪些位置可以增加孔，从而不会切断走线。”

我问：“板子上打孔？“我之前从未听说过。它们是如何有助于元件散热的？”

何贝说：“我也想知道原因。但因为那个匿名的网络家伙在杂志上看到这个方法，它应该是真实的。他说他也不知道其中原理，但他宣称测试结果显示板子的孔可以使元件温度更低。”

瑞纳塔说：“我的解释是空气通过这些孔，产生湍流，这会强化热交换的程度。此外，你将所有高温的功率层暴露在冷空气中，这也会使整块PCB板温度更低。这使我认为孔的尺寸应该是很大，它的直径应该大约为10～25mm。”

何贝问：“它和美元硬币中哪一个尺寸相类似？”

我说：“大约像一个便士的尺寸。”

何贝说：“我认为这些孔增加了板子的辐射换热量。上个月我在理发店的《科学美国》中看到一个洞可以看做一个黑体辐射器。我们想让板子布满微小的黑体洞辐射器，所以它们应该是小的孔，直径尺寸大约为1/16英寸。”

我说：“哇，那不像我的理发店所具有的杂志。”

瑞纳塔说：“所以我们需要你来平息这场争端。我们想对这块板子增加一些孔，从而使板子成为更好的散热器。告诉我们这些孔的尺寸多大和布置在哪里可以给我们带来最好的热性能。”

我盯着板子布局好一会儿后说：“为了获得板子最小的温升，你应该有一个直径为1/8英寸的孔，他的位置就在输入熔断器的旁边。”

何贝看着我在板子布局图中画的大圆点。他恍然大悟说：“但那个孔正好切到了提供所有板子电功率的走线上！”

我说：“是的，没有功率就没有热量，更没有温升。这是唯一板子上钻孔能减少它温升的方法。”

瑞纳塔尝试着说：“但增加表面积…”

我说：“任何比此孔大的孔都会浪费更多的表面积。”

她说：“但关于增加湍流…”

我解释说：“除非你将板子与风扇出风成90°角，否则不会有任何空气流过这些孔，所以它们不会对空气湍流流动产生任何影响。”

何贝急忙讲：“但孔的辐射…”

“对于辐射视线范围内有一个低温表面是相当重要的。你的孔能够辐射热量到相邻板子吗？这些相邻的板子具有和钻孔板子相同的温度。听起来就像你的常识从你颅骨中的空腔辐射出来。”

何贝哀号着说：“嗨！”他的手下意识地摸索着他的头顶，似乎为了打开一个孔。

我说让我们讨论一下使用PCB板作为元件散热器。你猜怎么着？你没有任何选择！瑞纳塔，你提到了元件的热阻。你是否知道他们是如何测量元件结温和环境之间所谓的热阻（