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1、专题技术与工程应用大功率电子设备结构热设计研究王丽(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)摘要大功率电子设备发热量大,其热设计的好坏直接影响系统的可靠性。针对大功率电子设备的热设计问题,介绍了一种实用的强迫风冷散热设计方法。以某工程大功率功放设备结构热设计为例,详细阐述了热设计方法的选择以及设计步骤和设计过程,并采用Icepak热分析软件对整机设计进行热设计仿真,给出合理优化的设计结果。经过高低温环境试验和工程实际应用验证,证明该设计方案有效可行。关键词大功率;热设计;强迫风冷;风量
2、;温度中图分类号TK124文献标识码A文章编号1003-3106(2009)01-0061-04ResearchonThermalDesignofHigh2powerElectronicEquipmentWANGLi(The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China)AbstractHigh2powerelectronicequipmentsradiateagreatdealheatinworkandtheirfunctionalmo
3、desaffectdirectlythereliabilityofthewholemachine.Thispaperintroducesapracticalthermaldesignmethodofforcedaircoolingaimingatthethermaldesignproblemofhigh2powerelectronicequipments.Thedesignmethodisdiscussedindetailwithanexampleofthermaldesignforhigh2powera
4、mplifierinacertainproject.AdvancedthermalmodelingsoftwareIcepakwasusedtosimulatetheproject,itpresentedanoptimaldesignresult.Thedesignschemeisprovenfeasiblebyhigh2lowtemperatureconditiontestandpracticalapplications.Keywordshigh2power;thermaldesign;forcedai
5、rcooling;windflux;temperature热齿的电源模块,耗散热为100W,其可靠工作最高0引言温度不超过85℃;③小电源模块、滤波器、隔离器随着现代电子设备对可靠性要求、性能指标和和衰减器各1个,其工作保护温度均为80℃;④接功率密度等的进一步提高,电子设备的热设计也越插件若干。来越重要。功率器件是多数电子设备中的关键器112冷却方法选择件,其工作状态的好坏直接影响整机可靠性。功率器件尤其是大功率器件发热量大,仅靠封装外壳散电子设备的热设计,首先要从确定设备的冷却热无法满足散热要求。所以
6、需要选择合理的散热和方法开始,冷却方法的选择应根据热流密度、温升要冷却方法,设计有效的散热系统,把电子元器件的温求、可靠性要求以及尺寸、重量、经济性和安全性等度控制在规定的数值之下,在热源至外部环境之间因素,选择最简单、有效的冷却方法。该设备的总热提供一条低热阻通道,以确保热量能够顺利地散发耗为700W,拟将其装在420mm×425mm×173mm2出去。的机箱里,热流密度为011078W/cm,温升控制在25～32℃,根据热流密度和温升要求选择强迫风冷1实例分析散热。强迫风冷散热工作可靠、易于维修保养、
7、成本相对较低,是一种较好的冷却方法,所以在需要散热111问题描述的电子设备冷却系统中被广泛采用,同时也是高功某工程大功率功放设备,要求在环境温度55℃率器件采取的主要冷却形式。下工作。根据指标要求,将该设备设计成铝合金钣113热设计步骤金机箱。由于空间限制,机箱尺寸定为W×D×H=420mm×425mm×173mm。机箱内安装的主要对于具有散热器的强迫风冷散热设计比较复元件如下:①一个功放模块,耗散热为600W,可靠杂,以下就这种相对复杂的情况给出基本方法和工作的基座最高温度不超过87℃;②一个自带散收稿
8、日期:20082052152009年无线电工程第39卷第1期61专题技术与工程应用步骤:求、成本、风压、散热效率和加工工艺等条件。散热①综合考虑设备结构、风压、成本和散热效率器的肋片以薄为宜,但过薄则加工困难。在散热器等因素,并结合Icepak软件仿真结果,确定散热器结外形尺寸一定时,肋片间距越小则热阻越小,但间距构参数;过小会增大风阻,反而影响散热。增大肋片高度可②由发热量并根据热平衡方程,初步确定增大散热面积,也就是可增大
