机载电子设备功放模块的热设计.pdf

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1、研究与开发!""#年第$期RESEARCH&DEVELOPMEN文章编号：1001-893X（2006）05-0205-04!机载电子设备功放模块的热设计钟世友，漆!全，刘世刚（中国西南电子技术研究所，成都610036）摘要：电子设备工作过程中，温升过高是造成故障率增大的主要原因之一。对系统进行合理的热设计，必将大大提高电子设备或系统的可靠性。为此，对机载电子设备的热设计及其仿真进行了初步探讨。关键词：电子设备；功率放大器；热设计；可靠性中图分类号：TN702文献标识码：AermlDesignofPower

2、AmplifierModuleforAirborneElectronicEguipmentZHONGShi-you，OIOuan，LIUShi-gang（SouthwestChinaInstituteofElectronicTechnology，Chengdu610036，China）Abstrct：Temperature'soverrisingcontributesmuchtotheelectroniceguipmentfailures.Thereliabilityofelectroniceguipmen

3、tcanbegreatlyimprovedthroughproperthermaldesign.Thermaldesignanditssimulationofairborneelectroniceguipmentarediscussedinthispaper.Keywords：electroniceguipment；poweramplifier；thermaldesign；reliability基本失效率，提高设备的平均无故障工作时间；#延缓机械零部件氧化、老化、疲劳以及磨损等进程，1概述从而延长设备的使用

4、寿命。对军用电子设备热分析随着技术的进步和使用需求的发展，机载电子有2个重要的要求，即!预计各器件的工作温度；设备的功率不断增加，体积日益缩小，热密度急剧上"使系统结构和热设计最优化，提高设备的可靠升，电子设备的温度迅速升高，从而导致故障率越来性。越高。因过热引发的故障，会使电子设备（或系统）显然，热分析的目的是以最好的经济效益获得性能下降，对军用电子系统和设备可靠性的影响尤热设计所需要的准确信息，因此热分析是热设计的为巨大，甚至造成灾难性的后果。统计资料表明，在基础。正温范围内，电子元器件的失效率随元器件

5、温度的升高呈指数增加，粗略地说，元器件的工作温度每升高10C，其可靠性减半。因此，为适应现代电子设2热设计仿真分析软件简介备的冷却需要，热设计和热分析技术受到了越来越常用的热设计仿真分析软件有ANSYS、Ice-广泛的重视。pack、flotherm、TMG和ESC（ElectronicSystemCool-热设计的目的是：!保证电气性能稳定，避免ing）等。ESC主要用于电子系统内部的三维气流和或减小电参数随温度发生的漂移；"降低元器件的热效应分析，而TMG则具有更高级的建模与分析能!收稿日期：2006-

6、05-20；修回日期：2006-08-24·205·研究与开发2006年第5期RESEARCH＆DEVELOPMENT力，一般定位于更通用的热分析问题。ANSYS是一个融结构、热、流体、电磁和声学为一体的大型通用有限元分析软件，在热分析功能方面，它除了分析独立的温度场以外，还具有多物理场耦合分析功能。图2Icepack求解过程示意图但是，ANSYS在热分析方面的功能没有其他软件专首先对模块进行简化，忽略盒体内部细节结构，业，不能摆脱对用户相关知识的较高要求。相比之将图1中腔体左侧部分视为总功耗为120W的均

7、下，Flotherm和Icepack在这方面显示了专业热分布热源。受具体结构尺寸限制，散热齿齿高取19析软件的优越性。两者都具有专业的流体动力学mm，得到简化模型如图3所示。图中左侧斜线区域（CFD）求解器，能够分析各种流体状态；同时，它们即为热源，模型外的线框示该模型进行热分析时的提供电子设备热分析中常见的所有组件，使得电子计算域。建模后进行网格划分，然后经网格检查，即设备热分析的建模非常简单。这两个软件还为用户可用CFD模块对问题进行求解。对翅片式散热齿，提供材料库和风扇库，用户可以直接调用。Icepa

8、ck其残差曲线和温度云图如图4所示。激活Icepack还具有计算精度高的特点。软件中的热辐射选项，得到温度云图如图5所示。3功放模块热设计下面给出一个用Icepack软件实现的电子设备热设计实例，可以了解Icepack在机载电子设备热分析中的具体应用。3.1问题描述一种机载设备功放模块的外形图如图1所示。盒体外形尺寸为126mmX124mmX60mm（含散热齿高度），图1中左边腔体内分布有6只功率管，总功耗为12