王健石编著的《电子散热器技术手册》对风冷进行了详细的阐述，列举了众多生产厂家和设备选型［8］。

风冷散热器的原理及热阻如图3－18所示。电力半导体的风冷散热器包括自然风冷和强制风冷。风冷冷却电子设备中热源至散热器的典型热阻网络如图3－19所示。若已知每个热源的功耗、所需工作温度及散热器温度，则图中的热阻均可用前面章节中的热阻计算公式得到。

图3－18 风冷散热器原理及热阻图

图3－19 风冷散热器热阻原理图

式中，Tj为结温；Tc为电力电子器件的壳温；Ts为冷却器的接触温度；Ta为环境温度。

1.自然风冷却

一些热流密度不太高，温升要求也不高，额定电流在20 A以下的器件和简单装置，通常采用自然通风散热［73］。传热途径是内部元器件产生的热量通过传导、对流、辐射的方式传给外壳，外壳再以对流、辐射方式将热量传给环境。环境温度一定时，散热效率取决于外壳。优点是结构简单、冷却成本低、可靠性高。

文献［74］电力电子设备在自然冷却条件下的热设计进行综述，对自然冷却的机柜的热设计进行了整理。自然风冷却电力电子器件主要的设备见表3－8，主要有SP、RM、SZ和XZ几种系列散热器。

表3－8 自然空冷散热器

(www.daowen.com)

这几种系列散热器的典型结构如图3－20所示。传热方向从半导体Tj传向半导体壳，最后通过翅片传至环境温度Ta。

2.强迫风冷

一些热流密度大，温升要求也比较高，额定电流在50～500A的器件，通常采用自然通风散热［73］。自然对流与辐射散热量约占总热量的10％，其余热量由强制风力方式带走。强迫风冷的散热效率一般为自然风冷的2～4倍。

强迫风冷却电力电子器件主要的设备见表3－9，主要有SL

表3－9 强迫空冷散热器

XL、SF、XF、RF和RK系列几种系列散热器。典型的风冷散热器外形如图3－21所示

图3－20 自然风冷散热器结构原理图

图3－21 典型的风冷散热器外形图［49］