电子设备的散热分析和计算方法.pdf

维普资讯 0八一科技 电子设备的散热分析和计算方法 23 电子设备 的散热分析和计算方法 赵责宣 (国营零八一总厂研究所 广元 628017) 摘 要 ：本文主要介绍 了分机 系统散热分析 的重要性和基本计算方法 ，以及 野外设备整机 的热分析和空气调节。所 引用的计算公式和字母含义均为近年 国家 出版的有关书 中用到的。设计计算时供参考 。 关键词 ：导热 峙流换热 辐射换热 系统黑度 角系数 l 前 言 当前随着科学技术 的不断创新 ，电子设备都 向多功能小型化 的方向发展 ，许多整部件 都逐步集成化 ，或以各种集成 电路与大功率分立元件 、特种功能元器件组成分机或整件 独立完成相应 的电气功能 。这样就使得 电子设备 的组装密度越来越高 ，要求也越来越严 为保证 电子设备在要求 的环境 中能正常工作 ，热分析计算 已经在结构设计 中提高到 了非常 重要 的一环 。过去常用 的经验设计也就完全不适用 了。为适应现代 电子技术飞速发展的需 要 ，提高电子设备的可靠性 ，实现低成本 ，高性能，使用寿命周期长 ，从而努力达到优化 设计 的水平 。 2 分机的散热分析和计算 2．1散热分析 由于结构设计是根据设计 电路 中各种元器件 ，按不 同的要求进行排列组装 ，以满足各 电气指标要求 。电子结构设计就是机械零件和电子元器件组装 的综合设计 。散热分析就是 根据 电器元件 的使用环境 ，在结构上采取相应 的具体措施 ，保证可靠性要求 。所 以在 电路 中涉及到的元器件要进行必要的散热分析。散热分析要结合 电路中的降额设计进行考虑。 也就是散热设计必须保证元器件在 降额使用条件下能稳定工作 。 从元器件逐类分析 中就知道散热热计算 的重要性 。当环境温度从 45℃升到 65℃时 电 阻失效率大约增加一倍 ，从 45℃增加至 70℃时，失效率大约增加两倍 。所 以电阻的使用 环境温度最好低于45℃；电容器 由于器种 繁多 ，使用材料 各不相 同，基本失效率 比电阻 大约高 t～3个数量级 ，所 以一般 电容器 的使用环境温度应低于 5o℃：对特殊 的电解 电容 器来讲 ，若长期使用在高温 4o℃和盐雾条件下 ，它会发生外壳腐蚀 ，容量漂移和漏 电流 增大，当受空间粒子轰击时，电解质会分解 ；当环境温度 为 5O℃时半导体器件的失效率 为 25℃时的 1．3～2．5倍 ，75℃时为 25℃时的 2～7倍 ，所 以半导体使用环境温度应低于 5O℃；电感器 ，当环境温度从 25℃升到 5O℃时 ，基本失效率 为 l～2倍 ，但增加到 75℃ 时，失效率最多可增至 9倍 以上 。各种接插 件一般使用环境温度都不宜超过 55℃：印制 导线工作温度的温升不宜超过环境的4o℃ 滚动轴承装配后 ，如果环境温度过高 ，会使 油的粘度降低，轴承就可能损坏，所 以在正常工作情况下 ，温升不能超过 4o℃。另外温 度过高金属材料氧化会加快 ，金属表面 电阻增大 ，会影 响 电接点的导通 ；在相对温度 的临 维普资讯 24 电子设备的散热分析和计算方法 O八一科技 界值大于 了()％时，则盐类就会发生潮解作用 ，形成 电解液膜 ，产生化学腐蚀。每 当温度 升高 10~c~ ，腐蚀速度就会提高 2～3倍 。所 以在设计时结构上应采用密封 ，或选用耐盐 雾材料 ，如不锈钢或 以塑料代替金属 。只有对不 同的器件采用不 同的措施 ，才能满足可靠 性要求 。 2．2散热设计 的基本原则 热设计 的 目的是控制 电子设备 内部所有 电子元器件的温度 使其设备所处 的工作环境 不超过规定 的最高元 件温度 。而最高元件温度 的计算应以元器件以元器件 的应力分析为基 础，并且与设备可靠性的要求 以及分配给每一个元器件的失效率一致 。 首先在 电路设计时 ，考虑不影 响稳定性和技术性能的前提下 ，