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1、2000.6V2.1深圳市中兴通讯股份有限公司质企中心可靠性部1热设计的核心设计一个冷却系统,在热源至热沉之间提供一条低热阻通道,保证热量顺利传递出去21传导散热(热传递的三种途径)导热指物体直接接触时,通过分子间动能传递进行能量交换的现象Q=KA△t/LQ----传导散热量,WK----导热系数,W/m·℃A----导体横截面积,m2△t----传热路径两端温差,℃L----传热路径长度,m3对流换热(热传递的三种途径)对流换热是流体流过固体壁面时的一种能量交换现象Q=hA△tQ----对流散热量,WhC----换热系数,W/m2·℃A----有效换热面积,m2△t----换
2、热表面与流体温差,℃42辐射换热(热传递的三种途径)辐射换热是通过电磁波传递热量的过程Q=ε·σ·T4Q----辐射散热量,Wε----散热表面辐射率,W/m2·℃σ----斯蒂芬-玻尔兹曼常数,5.67×10-8(W/m2K4)T----绝对温度,K5设计初期热设计要求可靠性热设计方案对设备的总功耗进行估算,结合整机体积估算温升,预计整机发热区域,确定风扇选型及预留位置.对总体设计的单板分布进行商讨,在不影响电气设计的前提下合理调整.确定主要发热器件,预定散热措施.热设计方案实施对元器件,单板,系统结构的热设计措施作说明要求,对具体问题集中讨论解决,对进入调试的单板进行草测,
3、发现问题,及时解决.63整机温升的预计通过应用软件已知条件:预计结果内容:整机工作温度范围整机内部温升整机外形尺寸(长宽高)给定环境温度通风散热量整机预计功耗表面对流散热量表面涂覆的辐射率表面辐射散热量通风口开孔面积等整机功率体积密度等784示例某室外型移动基站产品使用的环境温度范围为-40℃至60℃,内部金属铸壳物理尺寸W-H-D为:350mm-450mm-100mm,表面是铸铝毛坯表面。设备总功耗约为220W,上下方各有50%面积的通风开孔,现在用本文介绍的方法估算其整机温升。另外,如果外壳采用抛光铝,温升有多大差异?哪一因素对降低温升作用较明显?(1)首先,将设备宽、高、
4、深、初步预计功耗、通风口面积、表面发射率(黑度取0.6)填入表格相应位置,并保证单位正确。(2)环境温度-40℃至60℃,取一个“环境温度"值。(3)通过软件计算“温升”值,及其它各种散热比例。结论:(1)在环境温度为-40℃至60℃范围内,整机温升为23℃左右。(2)将材料发射率更改为0.07,整机温升为26℃左右。可以发现这里表面材料对整机散热影响已经很小了。(3)调整通风口开孔尺寸到65%,整机温升为20℃左右。调整开孔到80%,整机温升为18℃左右。上下开孔为100%时,温升为16℃左右。9冷却方法选择105冷却方法选择冷却方法选择要点1.保证冷却系统工作的可靠性。2.
5、对密封设备要考虑内外两种热设计方案。3.冷却系统要便于使用维修,便于测试修理和更换器件。4.要求冷却系统结构简单,可靠,工艺性好,较经济,与设备成本比有一适当比例。11冷却方法选择冷却方法的选择冷却方法的选择126冷却方法选择各种冷却方法的比较参数辐射和自然对强迫气冷强迫液冷相变流典型热容量5001.6*1047.8*1041.2*106(W/m2)(0.3)(10)(50)(800)实现最易易最复杂易到难重量或体积高中低低到高噪声或振动无高低无到低功耗无高低无液体泄漏问题无一般无可能可能费用低中高高维修最易易复杂复杂13以元器件散热为出发点元件失效率与温度关系147元器件散热
6、分析元器件温度与功率降额Q/ZX04001-1997元器件降额准则15器件传热计算168元器件散热分析结到管壳的热阻的参考值GJB/Z299B封装形式Θjc(℃/W)陶瓷双列直插28陶瓷扁平22金属圆壳70有机材料封装8017元器件散热分析集成电路的热耗一般用Vcc5Icc计算,通常塑封器件热阻高一些,具体可查阅器件手册。集成电路散热设计主要考虑以下几点:1.器件所在印制板的气流通路要良好。2.器件尽量靠近印制板上的大面积地层铜箔,借助地层做器件的“散热片”。3.尽可能多安放金属化过孔,依靠过孔将器件热量传导给其他层,帮助散热。189元器件散热分析散热器选用原则根据器件功耗、环
7、境温度及允许最大结温(保证tｊ≤(0.5～0.8)tｊｍａｘ)来选择合适的散热器。器件与散热器的接触面应保持平整光洁,散热器的安装孔要去毛刺。器件与散热器和绝缘片间的所有接触面处应涂导热膏或加导热绝缘硅橡胶片。型材散热器应使肋片沿其长度方向垂直安装,以便于自然对流。散热器应进行表面处理,以增强辐射换热。应考虑体积、重量及成本的限制和要求。19元器件散热分析从电源模块使用看器件热分析2010CC030A功耗-输出电流元器件散热分析根据输入电压和输出电流来确定模块的功耗,对输出功率30W以上的模
