硬件系统热设计计算平台

专业的热管理工程工具 - 从芯片到系统的完整热解决方案

精确的热阻网络计算
智能风量与风扇选型
可视化设计分析工具
开始计算 查看案例
Ta 环境温度 进风 出风 Ts（散热器温度） 散热器基板 TIM（θCS） Die Tj（结温） 封装（Package） 热流 Q θSA θCS θJC 高温 低温 Ts Tc Tj 热阻网络 θJC 结 → 壳 θCS 壳 → 散热器 θSA 散热器 → 环境 θJA = θJC+θCS+θSA 结温计算 Tj = Ta + P × θJA P：芯片功耗 (W) θJA：总热阻 (°C/W) 目标：Tj ≤ 0.85 × Tjmax

热传递路径：Die（结温 Tj）→ 封装 → TIM → 散热器 → 环境

快速计算工具

结温计算

快速计算芯片结温

风量需求

计算所需最小风量

散热器热阻

估算自然对流热阻

热阻网络计算器

精确计算从芯片到环境的完整热传递路径

输入参数

芯片参数

查看芯片数据手册

TIM层参数

θCS (TIM热阻): 0.07 °C/W

散热器参数

自然对流: 3~15 °C/W；强制对流: 0.5~3 °C/W

环境条件

计算结果

结温 (Tj)
--
°C
壳温 (Tc)
--
°C
散热器温度 (Ts)
--
°C
总热阻 (θJA)
--
°C/W

热阻分解

路径 热阻 (°C/W) 温降 (°C) 占比
请点击"计算热阻网络"

设计建议

  • 输入参数后查看建议

常用材料导热系数对比

横条长度∝导热系数（对数尺度，跨越6个量级）

材料k (W/m·K)可视化典型用途
TIM（热界面材料）
普通导热硅脂1~2
DIY/低成本
高性能硅脂（MX-4等）4~8
消费电子
液态金属（Thermal Grizzly）70~80
高端CPU/GPU ⚠导电
相变材料（PCM）3~6
服务器自动补偿
导热硅胶垫片1~5
模块压贴/绝缘场景
散热器材料
铝合金 6063/6061200~230
挤压型材散热器（最常用）
纯铜380~400
高功率密度底座
铜铝复合280~320
均衡性价比
均热/扩散材料
天然石墨片（xy向）700~1500
手机/平板扩散层
均热板 VC（等效）2000~6000
旗舰手机/薄型笔记本
热管 Heat Pipe（等效）10000~50000
PC/服务器散热器导热柱
* VC/热管"等效导热系数"基于热流量/温差折算，非材料本征值

散热器参数化设计工具

优化翅片几何参数，平衡性能与成本

散热器几何参数

基板参数

翅片参数

30
1.5
5
翅片数量: --

材料与表面处理

工作条件

0 = 自然对流

设计结果

散热器3D示意图

热阻 (θSA)
--
°C/W
表面积
--
cm²
体积
--
cm³
重量
--
g

参数影响分析

成本与性能分析

材料成本估算 --
加工难度 --
性能/成本比 --

优化建议

  • 调整参数后查看建议

典型散热器性能参考

型号 尺寸 (LxWxH mm) θSA 自然对流 θSA 2m/s风速 适用功率
AL-100-30 100×100×30 3.5 °C/W 1.2 °C/W 15-50W
AL-100-50 100×100×50 2.5 °C/W 0.8 °C/W 30-100W
AL-150-40 150×150×40 1.8 °C/W 0.6 °C/W 50-150W

风量需求计算器

根据散热功率和温升要求计算所需风量

系统参数

热负荷

所有发热元件功耗之和

温升要求

温升 ΔT: 15 °C

海拔修正

气压修正系数: 1.00

系统阻抗参数

阻抗系数 K: 0.15

计算公式

Q (CFM) = (P × 3.16) / ΔT

P: 功耗(W)，ΔT: 温升(°C)；系数3.16为工程经验值（含20%余量，理论值≈1.76）

Q (m³/h) = Q (CFM) × 1.699

单位换算：1 CFM = 1.699 m³/h（代码统一换算，非独立公式）

ΔP (Pa) = K × Q²

K: 阻抗系数, Q: 风量(CFM)

风量与静压计算结果

所需风量
--
CFM
(-- m³/h)
所需静压
--
Pa
(-- inH₂O)

风扇选型指导

• 建议风量: -- (含20%余量)

• 建议静压: -- (含30%余量)

-- 请先计算 --

单位换算工具

=

1 CFM ≈ 1.7 m³/h

风量等级指示

典型器件风量需求参考

器件类型 典型功耗 推荐风量 说明
桌面CPU 65-125W 30-50 CFM 需配合散热器
服务器CPU 150-300W 60-120 CFM 高功率密度
GPU/FPGA 100-350W 50-150 CFM 局部热点
电源模块 50-200W 20-80 CFM 持续散热
1U服务器 300-500W 100-180 CFM 高风压风扇

设计建议

  • 输入参数后查看建议

风道设计与阻抗计算

优化气流组织，降低系统阻抗

风道结构参数

进风口

进口损失系数 K: --

内部通道

出风口

流量条件

阻抗计算结果

总压降
--
Pa
(-- inH₂O)

压降分解

系统阻抗曲线

横轴: 风量(CFM), 纵轴: 静压(Pa)

气流组织方案

优化建议

  • ✓ 增大进风口面积可降低入口损失
  • ✓ 避免急转弯，使用大弧度过渡
  • ✓ 定期清理滤网，防止阻塞
  • ✓ 出风口面积应≥进风口面积

CFD仿真案例库

冷空气 热空气 穿堂风 120 CFM

1U服务器

高风压设计，穿堂风组织

  • 风量: 120 CFM
  • 压降: 80 Pa
  • 均匀性: 良好
GPU 前进后出 80 CFM | ΔT=15°C

塔式工作站

前进后出，多风扇配合

  • 风量: 80 CFM
  • 压降: 20 Pa
  • 温度分布: 优秀
垂直风道 热点均温

通信机框

垂直风道，模块化散热

  • 风量: 200 CFM
  • 压降: 50 Pa
  • 冗余: 支持

风扇选型数据库

智能匹配系统需求，选择最优风扇

筛选条件

-
-

风扇型号列表 (共25款)

选择 型号 厂商 尺寸 风量 静压 噪音 功率 寿命 操作
PFR0812XHE Delta 80×80×38mm 110 CFM 350 Pa 43 dBA 8.6W 70,000h
9GA0812P1G03 Sanyo Denki 80×80×25mm 72 CFM 200 Pa 35 dBA 4.8W 100,000h
KDE1212PTB1-6A Sunon 120×120×25mm 94 CFM 180 Pa 38 dBA 5.5W 60,000h

风扇-系统匹配分析

系统需求

工作点分析

选择风扇和系统阻抗后查看匹配分析

PWM调速特性

调速模拟器

50%
转速: --
风量: --
噪音: --
功耗: --

调速曲线

典型设计案例库

真实工程项目的热设计解决方案

服务器

1U双路服务器热设计

CPU1 150W 78°C CPU2 150W 82°C DRAM 65°C 40mm高风压 40mm高风压 穿堂风 120 CFM 机箱高度: 44mm (1U) 热设计要点 ✓ 总功耗: 550W ✓ 风阻: <100Pa 关键成果 ✓ 噪音: 42dBA ✓ 全部器件达标
总功耗: 550W
风扇: 4×40mm高风压
CPU温度: <85°C

设计挑战

  • 极限空间: 仅44mm高度
  • 高功率密度: 双路Xeon处理器
  • 低噪音要求: <45dBA@1m

解决方案

  • ✓ 定制1U散热器 (铜基板+铝翅片)
  • ✓ 4×Delta 40mm高风压风扇 (15,000RPM)
  • ✓ 穿堂风设计，风阻<100Pa
  • ✓ 智能PWM调速，平衡性能与噪音

测试结果

CPU1温度 78°C ✓ 通过
CPU2温度 82°C ✓ 通过
内存温度 65°C ✓ 通过
噪音 42dBA ✓ 达标
车载电子

自动驾驶控制器热管理

IP67 密封 SoC 180W 105°C TIM层 热管均温 DRAM 95°C 工作温度 -40~85°C 环境温度 散热方案 ✓ 无风扇 ✓ 热管均温 ✓ 铝合金外壳 ✓ 外壳翅片 无风扇被动散热 | IP67防护等级 | 抗振动设计 外壳表面温度: 78°C (需安全标识)
功耗: 180W
环境: -40~85°C
防护: IP67

设计挑战

  • 无风扇设计 (密封防水)
  • 宽温工作范围
  • 抗振动冲击

解决方案

  • ✓ 铝合金压铸外壳 (整体散热)
  • ✓ 内部热管均温
  • ✓ 导热界面材料: 石墨片+硅脂
  • ✓ 外壳翅片设计

测试结果

SoC结温 105°C @85°C环境 ✓ 通过
DRAM温度 95°C ✓ 通过
外壳温度 78°C 需标识
通信设备

5G宏基站BBU热设计

高功耗 高功耗 高功耗 4×120mm风扇 (3工作+1备份) 备份 系统参数 总功耗: 800W 板卡数: 20+ 垂直风道 设计寿命: 10年 温度性能 进风: 25°C 排风: 45°C ΔT = 20°C 冗余设计 ✓ N+1风扇 ✓ 热插拔 ✓ 智能调速 ✓ 故障告警 可靠性 风扇寿命: 100,000h 温度余量: 充足 垂直风道 | 3+1冗余风扇 | 高可靠性设计
功耗: 800W
冗余风扇: 3+1
寿命: 10年

设计挑战

  • 高功率密度 (20+ 板卡)
  • 冗余散热设计
  • 长寿命要求

解决方案

  • ✓ 垂直风道设计
  • ✓ 4×120mm风扇 (3工作+1备份)
  • ✓ 智能风扇控制 (N+1冗余)
  • ✓ 板卡均配散热器

热性能

进风温度 25°C -
排风温度 45°C ΔT=20°C
最热板卡 82°C ✓ 通过
风扇寿命 >100,000h ✓ 满足
人形机器人

双足人形机器人主控热设计

主控 350W 热流 铝合金散热片 60mm风扇 60mm风扇 关节驱动 关节驱动 双足行走系统 热设计指标 • 主控功耗: 350W • 背包体积: 紧凑 • 噪音: <40dBA • 动态散热平衡 测试结果 ✓ CPU: 78°C ✓ GPU: 72°C ✓ 背板: 45°C
功耗: 350W (峰值450W)
类型: 通用人形机器人
背包重量: <5kg

设计挑战

  • 高功率密度背包式主控 (CPU+GPU+视觉)
  • 动态运动场景下的散热平衡
  • 低噪音要求 (人机交互环境)
  • 轻量化设计 (总重限制)

解决方案

  • ✓ 双60mm智能变速风扇 (动态调控)
  • ✓ 铝合金一体化散热背板
  • ✓ VC均热板+铜管混合散热
  • ✓ AI温控算法 (预测性降频)
  • ✓ 侧出风设计 (避免干扰传感器)

实测性能

CPU结温 (持续负载) 78°C ✓ 通过
GPU温度 (视觉推理) 72°C ✓ 通过
背板表面温度 45°C ✓ 安全
噪音 (行走状态) 38dBA ✓ 达标
散热系统重量 1.8kg ✓ 优秀
连续工作时长 6小时 ✓ 满足

创新亮点

动态热管理系统: 根据机器人运动状态（站立/行走/跑步）智能调节风扇转速，在静止状态下进入低噪音模式，运动时优先保证性能。

重力辅助散热: 利用双足站立的自然对流效应，配合主动风冷，降低10-15%的风扇功耗。

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