发射装置电路盒散热技术及其应用

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1、发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用发射装置电路盒散热技术及其应用第1期(总第170期)2012年2月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONNO.1Feb.文章编号:1672-6413(2012)01—0179—02发射装置电路盒散热技术及其应用王团(中国空空导弹研究院,河南洛阳471009)摘要:设计电路盒结构时应使其产生的热量尽

2、可能少,并可将工作中所产生的热量尽快散发出去.使电路金的温度控制在正常工作范围内.阐述了散热性对发射装置电路盒工作性能的影响,分析了电路金中热量的产生过程.,通过散热技术在发射装置电路盒设计装配过程中的应用.提高了电路盒的可靠性.关键词:发射装置;电路盒;散热;热设计中图分类号:TJ760.33文献标识码:B0引言导弹发射装置是连接飞机航电武器系统和空空导弹的桥梁和纽带,起着承上启下的作用.而作为发射装置中的电路盒,介于飞机航电系统与导弹之间,与航电系统配合,通过信息交联完成对导弹的识别,供电,准备和发射,因此电路盒能否正常工作是直接决定导弹能否顺利发

3、射的关键.1散热性对电路盒性能的影响高温对大多数电子元器件将产生严重的影响,它会导致电子元器件的失效,进而引起整个设备的失效.据统计,电子产品的失效有55是温度超过规定值引起的.导弹发射装置电路盒的主要失效形式就是电子元器件热失效.功率器件热设计是电路盒结构设计中不可忽略的一个环节,直接决定了产品设计的成功与否,良好的热设计是保证电路盒运行稳定可靠的基础.2电路盒的热设计在电路盒的内部,功率的损失一般都以热能的形式散发出来.散热设计的主要依据是热力学第二定律:只要有温度差存在,热量总是自发地从高温物体传向低温物体.热学设计应包含以下3方面内容:①通过版

4、图和结构设计,使元器件在工作状态下产生的热能量均匀散布在整个有源区内,尽量消除可能形成的热斑,大功率器件可采用计算机辅助分析技术确定温度的二维或者三维分布,通过计算机辅助设计技术设计多胞并联图案,非均匀镇流电阻,输入端起功率均分作用的匹配网络等;②尽量降低器件的热阻和峰值结温,提高器件的工作寿命;③器件内部结构材料的热匹配设计.2.1热设计的计算电路盒中的热量主要由电源变压器,集成电路(大功率器件)等产生.设计之初,首先计算电路盒中将会产生的热量大小,同时借鉴以往型号的经验对电路盒进行包括散热部分在内的结构设计,并利用试制样机进行温度验证.如果不符合设

5、计要求,可采取增加散热面积,提高散热路径的热传导系数或改变元器件布局设计等措施.以某型导弹为例,该导弹工作时的所需电压为±27V,而载机提供的电源为400Hz,l15V,因此导弹工作时所需电压通过发射装置中的电路盒进行降压转换.设计采用线性电源,即将机上400Hz电源经降压,整流,滤波,稳压,转换为直流电源供导弹使用.电路盒降压原理如图1所示.叫坫V甄]__图1电路盒降压原理图变压器功率为50w,该降压过程是电路盒中热量的主要来源之一.整个电压转换电路中的主要发热器件是4T1变压器,4NJl和4NJ2三端可调稳压器,其次是印制板电路中使用的大功率电容和

6、二极管等.目前工程上一般使用FLOTHERM专业电子热分析软件来仿真模拟电路盒中热量的产生.首先建立几何模型,然后设定电子设备的几何参数,发热元件的发热功耗,电子设备的材料物性参数(热传导率,密度和比热容等),工作环境参数(压力,温度),最后划分网格,经过后置处理得出热源程度及分布区域.2.2热设计的实现方式收稿日期:2011—09—29;修回日期:2011—10—18作者简介;王团(1983一),男,河南南阳人,助理工程师,本科,研究方向:发射装置电路盒制造.?18O?机械工程与自动化2012年第l期电气设备的散热方法有自然冷却法,强迫空气冷却法以及

7、直接液体冷却法等.电路盒的外形设计主要是根据发射装置壳体内腔提供的可用空间来确定其外形尺寸,进行结构设计.因发射装置壳体内腔空间结构狭小,同时电路盒还要应对各种复杂气候环境的影响,因此对结构的密封性及可靠性提出了严格的要求.基于上述因素,电路盒的散热方式只能采用自然散热.自然散热有3种基本方式,即热传导,热对流,热辐射.本文主要从新型集成电路的应用,电气结构布局,散热辅助材料的采用3方面人手来实现电路盒的散热.2.2.1新型集成电路的应用电路盒具有体积小的特点,因此需要尽量减少印制板(简称PCB)的封装面积.随着电子技术的发展,导弹发控系统的电路已由原

8、来的模拟电路逐步转变为数字电路,并且随着芯片制造工艺的不断发展,利用元器件集成等技术使得芯片性