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电子设备结构设计样例十一篇

时间:2023-06-06 09:01:09

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电子设备结构设计

篇1

Abstract: With the development of electronic technology, electronic equipment structure design is in constant development and improvement. This paper firstly describes the overall structure design of the equipment significance, given the design of the main points, to the structure, heat dissipation, electromagnetic compatibility, this paper discussed the general layout, the improvement is also improve the quality of the product and enhance electronic product competitiveness of the important means.

Key Words: Structure design, Electronic equipment, vibration, Electromagnetic compatibility

中图分类号: TU318 文献标识码:A文章编号:

引言

对于一个电子设备结构设计,要考虑的因素很多,该概念不仅是指设计设备的外形和安装元器件,更重要的是需要综合考虑各种因素的影响,包括设备的性能和参数。热设计、电磁兼容设计、防腐蚀设计等都是非常重要的内容。尤其是对于小型的电子设备,由于其体积小、重量轻,内各种模块分布共同占有的空间非常小,此时,产生的热量和电磁干扰对其性能和参数的影响非常大,因此要更加合理的设计,要综合考虑各种因素,尽可能将对设备性能和参数的影响因素降低到最低的程度[1]。

1结构总体设计

结构总体的设计要从两个主要方面来入手:系统设计和综合设计,在设计中,要善于移植其它行业已经发展成熟的设计成果,采用新技术、新材料、新工艺,特别要贯穿机电一体化的思想。例如,对于雷达测量精度的提高,如果采用传统的设计方法,仅仅从提高天线系统刚度的方面来实现,必然引起重量加大,同时也带来机动性等问题,但是,如采用强度设计这样一种新的设计方法,不仅能够保证精度,而且又能保证重量在允许的范围内。结构总体设计包括机动性、可维修性及操作性等内容。运输性能的好坏是机动性问题的重要表现,对于机动式装备,要能够很好的实现多种手段的运输,同时在实战中,要求快速转移、展开、架设和折收;这些要求都是在实际中需要严格遵守的设计要求,首要的设计思想是使之实现小型化和轻便化。陆用设备普遍采用了方仓来解决运输性问题,虽然方仓具有很多优点,并且已经被人们普遍接受,但是,设计时机动性问题也是不容忽视的[2]。

可维修性在整体设计中也是值得注意的问题,由于装备对可靠性有比较严格的定量要求,在产品的结构总体设计中可维修性成为重点。周所周知,一个装备必须具备很好的可维修性,因为我们无法保证一个设备是百分之百可靠的,对其进行维修也是无法避免的。在设备遇到故障的时候,就会涉及到维修的问题,这个时候要求能够比较方便的接近故障点,也就是接近维修的地方。这样才能够在最短的时间内将设备修好,使其快速投入应用。但是,也不能一味的求快。有时,快速连接使用不当,反而引起设备不可靠,这就有点得不偿失了。

2热设计

电子设备的热设计是不可避免的话题,过热是造成设备不稳定甚至发生故障的主要原因。近年来,随着电子技术的飞速发展,集成化器件的功能也日趋复杂,其复杂主要表现在:在输出功率不断加大的情况下,电子设备要求体积越来越小,器件的封装密度不断提高,以适应电子设备的军用,因此,热设计对于对电子产品可靠性来说是至关重要的。减少元器件、部件以及设备的内部和外部热阻是热设计研究的基本方向,将在运行过程中产生的热量迅速地传至最终的散热器。减小元器件内部热阻的方法主要有改进封装结构以及采用合适的封装材料,电子设备结构设计师的主要任务是:在满足环境条件和可靠性要求的前提下,尽量选择简单、有效、经济的冷却方法。为了确保设备可靠工作,要求在规定的使用期内,冷却系统的故障率比被冷却元器件的故障率低[3]。

热设计技术在我国已经有相应的部标、国标、国军标等标准文件,这些都为热设计提供了技术依据。如今的电子设备电路的组装形式基本上实现了印制电路化,因此印制电路的冷却成为了关键技术。设计中,把箱体两侧壁设计成带散热风道的冷板形式,同时在箱体后部安装有轴流风机,这样就可以给箱内的印制电路板提供一个传热途径,可以顺利的为两侧的风道提供强迫风。现阶段,关于热设计过程的计算与试验问题还不算完善,在传热过程中各种参数相互耦合,计算与试验相当复杂。因此,还是在严格的环境中经受实际考验来验证设计。

3电磁兼容的设计

电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力,具体包括能在电磁环境中正常工作,具有一定的抵抗电磁干扰的能力和对所处环境中的其他设备的电磁干扰有一定的限值,不致于影响其他设备的正常工作两个方面的内容。如果电子设备不受任何保护,电磁的干扰就会导致逻辑错误或信息丢失,甚至造成电子设备的失控、死机或整个系统的混乱。产生电磁干扰有三个途径:干扰源、传输介质和接收单元。

如今,我国的EMC技术还刚刚起步。造成这种局面的原因主要有以下几点。

(1)EMC技术的发展相对较晚,又是一门边缘学科,介于电机之间,多种学科交叉,一些技术人员对有关EMC方面的知识掌握不够。

(2)测试设备价格昂贵,测试设备不能得到很好的普及。当然,现在我国已从国外引进了EMC监测和实验手段以及一些先进的设备仪器,加上有关EMC标准的制订与颁布,我国EM设计技术的发展正在稳步发展。

在电磁兼容的设计方面,有几点需要注意。

1)对机壳的屏蔽,要想实现较好的电磁屏蔽效果,需要选用良导体材料,并且尽量少开孔。但壳体上往往会有各种接插件、按键、显示器、通风孔和电缆孔等孔缝,而不是一个完整的封闭体,这样就会会降低屏蔽的效果,造成电磁泄漏。一般情况下,可通过以下几种方法来提高其屏蔽效能:散热处采用金属丝网;采用阶梯状接口,以此增加缝隙深度,提高结合面加工的精度;在接插件与壳体的接触面上增加导电橡胶衬垫;同时,用金属箔密封带对缝隙进行密封,增加壳体的密封性。

2)采用电源滤波器。周多周知,电源滤波器能够很好地降低由于传导耦合带来的系统电磁兼容性能的降低。将滤波器安装在设备的机壳上;在靠近设备的电源输入端,连线应尽量短;尽量使用双绞线和屏蔽线;被测设备中若出现其他单独的电源,需要在合适的地方加装各自的滤波器。

4冲击和振动的隔离设计

由于支承结构的刚性小以及固有频率低,传至敏感组件上的冲击能量会变小。防止结构共振是冲击振动隔离设计中的首要任务,其次才是在冲击与共振的隔离之间进行折衷考虑,在这一过程中,也要考虑到设备的造价、体积以及重量等问题。所以冲击振动隔离的设计夜不是一门单一的技术。在军用装备中,由于使用环境的不同,具有各自不同的特点。比如:在舰船上,强迫振动频率比较低,一般能做到使结构的固有频率高于强迫振动频率的上限。在飞机上,振动频率要高得多,这样高的强迫振动频率,只有利用阻尼技术来耗散共振时的能量,使其保持在许可的范围内。

使用隔振器是冲击与振动的隔离普遍采用的方法,伴随隔振器的发展是隔振技术的另一门类。目前,阻尼材料也取得了很大的发展。由于在隔振与降噪方面的独特功能,粘弹材料一直是工程界普遍采用的材料,但由于生产的成本太高,很难推广普及,因此主要是应用在航空与航天工程中,还有一种叫减震铬铁铝新材料在受到打击或振动时,几乎不发出声音,它能够将机械能几乎全部转化成了热能。当材料受震时,在第一个振动周期就使能量消耗。从目前的发展趋势来看,今后冲击、振动隔离技术的发展不仅取决于隔振器新形式的出现,更是取决于新的、廉价的隔振材料的出现。

5结束语

电子设备的结构设计,要考虑的因素很多,不仅仅要老考虑热设计、电磁兼容设计,同时,还需要考虑抗振动冲击性、机动性、可维修性、可操作性等等,当然,设备的体积、重量和造价等因素也是必须要考虑的因素。尤其是对于军用电子设备来说,系统中电子设备的技术含量越来越高,要求更高的可靠性,和适应各种恶劣环境的性能,这给结构设计和工艺人员提出了更高的要求。在结构设计的过程中,有时候不能够把每一方面做到尽善尽美,当各因素遇到矛盾时,要进行综合考虑,在各矛盾中选择最优的方案。

参考文献:

[1] 侯亮-产品模块化设计理论、技术与应用研究进展(5)-机械工程学报,2004,40(1):56-61.

[2] 邱成悌,赵惇殳.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社, 2001

篇2

1 模块化设计基本原理

所谓模块,就是可组合成系统的、具有某种特定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。这个定义揭示了模块的如下特征:

(1)具有确定功能的单元

模块虽是系统的组成部分,但它不是简单对系统分割的产物,它具有明确的特定功能,这一功能不依附于其它功能而能相对独立的存在,并不接受其它功能的干扰。没有确定功能的单元不能算为模块。由于模块具有独立的特定功能,因而它可以作为一个单独的设计单元而分头进行设计。可以单独制造,甚至预制,储备,以供急需及维修之用。当由专业厂生产制造时,则成为单独的商品。对模块的功能及性能可以单独的进行检验、调试、测试和试验。

(2)是一个标准单元

模块结构具有典型性、通用性,并且往往可构成系列。这正是模块与一般部件的区别,或者说模块具有标准化的属性。模块是通过对同类产品的功能和结构的分析而分解出来的,是运用标准化中简化和统一化方法而得出的具有典型性的部件,这一典型性正是模块具有广泛通用性的基础。模块的通用性是通过其接口的标准化或通用化实现的。模块还常常按照系列化原理使其功能和结构形成系列,以满足不同规格、不同产品的需要。

(3)具有能构成系统的接口

模块应具有能传递功能以及组成系统的接口(输入、输出)结构。系统是一个有序的整体,组合成系统的模块既有相对独立的功能,又互有联系。模块通过接口进行串联、并联、辐射状或网状连接而构成具有一定功能的系统。

2 电子设备结构模块化设计系统总体设计

2.1 系统设计思路

系统应用模块化设计思想实现电子设备结构的模型建立。首先对设计对象进行模块划分,得到其模块划分方案。然后分析每一个模块,得到其零件组成,最后以模块为单位,逐模块逐零件的组合,完成电子设备的结构建模工作。以机载电台为例,经过模块划分,得到其划分方案:电台=底座模块十本振模块+前面板模块。分析各个模块的零件装配情况得到电台的所有零件装配信息。之后按模块从零件库中逐一提取这些零件进行装配,完成设备的整机模型生成。最后将描述整机模型的所有几何及物性参数存入数据库,供各分析调用。

2.2 系统设计原则

根据现代CAD技术的发展情况以及所需解决具体问题的发展趋势,提出在现CAD基础上针对特定产品进行二次开发。CAD部分进行三维实体造型,为之的各种分析提供几何模型信息。课题的开发遵循以下几个原则:(l)采用面向对象的编程方法;(2)采用三维参数化特征造型;(3)采用数据库集成统一技术;(4)采用成本最省的设计方法。

为了节省开支,加速软件的开发过程,在软件设计过程中,除必须设计的程序之外,其它主要采用现有的软件解决问题。这样主要工作集中在建立系统及设计与各软件之间的接口上。

2.3 系统模块结构

系统总体分为两个模块:基础信息维护模块和快速模块化建模模块,

2.3.1 基础信息维护模块

电子设备结构模块化设计系统的基础信息维护模块完成系统公用信息的输、显示、存储和转换,该部分的模块划分及其关系如下。

(1)信息库维护模块

电子设备信息库存储的信息包括电子设备结构的三维模型、振动分析模型、热分析模型、电磁兼容分析模型、优化分析信息以及系统信息库和零件库等。其中:三维模型库存放电子设备结构的逻辑描述信息,包括设计目标、设计约束、概念模型、结构参数、零部件选型、零部件尺寸与约束等描述电子设备结构的信息;振动分析模型库存放载荷、约束等信息;热分析模型库以及电磁兼容模型库存放热分析和电磁兼容分析时需要的结构所有热及电磁兼容信息。优化分析模型库存放优化目标、设计变量、设计约束、变量归并等信息。系统信息库模块负责电子设备结构信息库数据的读取、查询和存储。该模块为系统其它的设计模块提供方便、透明的数据操作方法。零件库维护模块负责系统所有零件的基本几何及物性参数维护工作。

(2)接口模块

本系统以现有的商品化CAD软件为基础进行开发,系统中包括UG等多种异构的商品化软件,因此软件之间的集成工作就非常重要。接口模块完成本系统与基础平台之间的无缝集成,其内容包括界面集成和信息集成。我们采用了类似OLE的开发方案,即以C + +Builder开发的电子设备结构模块化设计系统的界面作为主界面,将UG等商品化软件作为系统的某个功能模块,以类似OEL的方式嵌入到电子设备结构模块化设计系统的主界面。数据操作时,从C++Builder主界面发送信息到应用软件,完成操作。

2.3.2 快速模块化建模模块

(1)工程维护

主要负责完成工程信息的维护工作,包括:工程号、版本号以及工程名称的新建、修改和删除操作。

(2)节点信息维护

维护工程中所用到的所有零件节点信息。类别维护:存储了零件的类别信息。对于不同的零件,之后的振动等分析将进行不同的处理;装配关系维护:存储零件在当前工程中的零件号及其父零件号,根据这些信息可以唯一确定一个零件在当前工程中的装配情况;节点数据读写:完成节点信息从数据库的读取及写入工作。

3 结论

本文把模块化设计技术引入到电子设备结构设计中,建立了计算机辅助模块化设计系统,力图解决现阶段电子设备结构设计方法落后、设计效率低下等问题。在模块化设计思想的指导下,以通用CAD软件UG为平台,解决了UG内外部环境联合开发、异构系统集成以及SQLSevrer数据库操作三项技术难点,完成了电子设备结构模块化设计系统的开发。

参考文献:

篇3

1.前言

国军标(GJB72A-2002)中给出电磁兼容(Electromagnetic Compatibility即EMC)的定义是:设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态:包括以下两个方面:

a)设备、分系统、系统在预定的电磁环境中运行时,可按规定的安全裕度实现正常的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级;

b)设备、分系统、系统在预定的电磁环境中正常地工作且不会给环境(或其他设备)带来不可接受的电磁干扰。

对于从事军工产品的设计人员来说,应当尤为重视产品的电磁兼容性设计。在飞机上,狭小的空间中装备着大量的各种类型的电子设备,如通信系统、导航系统、发射系统、天线、雷达等等,导致电磁环境极为复杂,相互间的电磁干扰十分严重。因此,电子设备的电磁兼容设计对飞机性能有着重要的影响。

2.电磁兼容设计的目的

电磁兼容的主要课题就是研究控制和消除电磁干扰,使电子设备与其它设备在一起工作时,不引起设备任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备应该既不辐射任何不希望的能量,也不受任何其他能量的影响。本文从结构设计方面介绍相应的电磁兼容设计方法。

在电子设备结构设计中,电磁兼容设计思想就是通过合理的接地、搭接和屏蔽等方法,将外系统对本设备干扰以及本设备对外部的干扰减弱。

3.电磁兼容设计方法

对于新研制的电子产品,应当从方案设计阶段就考虑电磁兼容问题,进行电磁兼容设计。在设计阶段考虑电磁兼容要远比研制样机采取措施来满足电磁兼容要求容易的多。况且在很多的时候,对已成型的产品,电磁兼容问题已经很难解决甚至无法解决,造成产品研制的反复。因此,电子设备必须在设计阶段就考虑电磁兼容问题。

3.1 接地

3.1.1 接地的目的

电子设备的接地是电子设备的一个很重要问题,正确的接地方法可以减少或避免电路间的相互干扰。接地目的有三个:1)接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位,保证电路系统能稳定地工作。2)防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外,对于电路的屏蔽体,若选择合适的接地,也可获得良好的屏蔽效果。3)保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时,可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时,可避免操作人员的触电事故发生。

因此,接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面,是电路或系统的基准电位。尽管从功能的观点出发并不需要将一个等电位面端接至大地,但端接至大地对工频和射频信号都呈现出很低的阻抗。

3.1.2 电路接地的方式

不同的电路采用不同的接地方法。以下介绍几种电路的接地方法:

串联一点接地

将各电路串联后在一点接地。这种情况一般是将接地点放在低电平点。这种接法最简单,抑制干扰能力差,仅适用于低频电路。

并联一点接地

将各电路并联后在一点接地。这种接法各电路的电流自成回路,彼此独立,避免了各电路的相互串扰。但接地电阻较大,当工作频率较高时,底线容易产生辐射干扰。因此,并联一点接地也仅适用于1MHz以下的电路。

多点接地

多点接地时接地电阻较小,电路在高于10MHz时可用多点接地。但此时总地线应适当的宽些,长度也不宜过长,最好不超过0.15波长,同时地线与机壳应绝缘。

3.1.3 整机的接地

整机接地也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于各功能不同,电路差别很大,接地状况也就大不相同。一般常用方式是:将模拟电路、数字电路、机壳分开,各自独立接地,避免相互间的干扰。最后再三地合一接入大地。这种方式较好的抑制了电磁噪声,减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。

3.1.4 搭接与接地的关系

电子设备的简单接地,是为了获得安全保护或者实现抑制噪声防止干扰所采取的措施之一。为了给交流供电电流和接地系统提供一条有效的低阻抗通道,必须把各种导体、电极、设备和其他金属物体连接或搭接在一起。这种搭接点的性能必须在很长的时间期限内保持不变,以免起始建立起来的搭接性能质量逐渐衰减。搭接是金属物体之间获得低阻抗的互连,因此还要防止由互连建立起的通路因腐蚀或机械松动逐渐变坏。

a)在搭接之前所有搭接表面必须予以清洁处理;

b)如果金属材料的防护涂层的导电性低于金属材料的导电性,在搭接前要清除搭接区域的该防护层;

c)搭接面的防护涂层被去除后,应立即进行搭接实施,以免氧化;

d)当不同金属材料之间彼此直接接触时,避免化学电位相差大的两种金属紧密接触,防止形成电化偶产生电化学腐蚀。

3.2 屏蔽

3.2.1 屏蔽的作用

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。屏蔽技术是电磁兼容技术的重要组成部分,是解决电磁辐射的最有效手段之一。

3.2.2 屏蔽措施

3.2.2.1 采用屏蔽罩

对于已确定的干扰源或易扰器件(敏感器件),可将其封于金属材料的屏蔽罩内;屏蔽罩采用铝、铜等金属结构件,选用导电性较好的表面处理。屏蔽罩的设计要注意:

屏蔽罩上尽量减少孔洞,如果无法避免时,可使用多个小圆孔避免使用大圆孔,尤其是长度较大的长条孔;

通过屏蔽罩的引线加装穿心电容,引线通过穿心电容穿过屏蔽罩与元件连接。

3.2.2.2 紧固点的间距

紧固点的紧固方式指采用螺钉连接、铆接、点焊等方法使两个零件的结合面结合在一起的措施。实际设计中,由于其他因素往往会受到限制,紧固点的间距一般就直接决定了缝隙的最大尺寸(长度),是影响缝隙屏蔽效能的最主要因素。由于目前尚无实用的计算方法计算缝隙的屏蔽效能,紧固点的间距只能按以下经验数据取值:

无线电产品或工作频率超过100MHz的产品,紧固点的间距取值20~50mm;

工作频率不超过100MHz的产品,紧固点的间距一般为取值50~100mm。

3.2.2.3 电缆的屏蔽

电缆的屏蔽有以下几种形式:

a)一般情况下使用屏蔽电缆,将电缆的屏蔽层与连接器的外壳连接。这种形式下的屏蔽效能取决于插头的屏蔽效果;

b)通过EMI滤波器连接。即电源线通过电源滤波器连接,信号线采用滤波连接器转接。这种方式即可滤波,又可实现屏蔽。

3.2.2.4 屏蔽材料的选用

选择适当的屏蔽材料及正确地使用这些材料,是达到目标屏蔽效果的重要环节。以下是几种常用的屏蔽材料:

铍铜指形簧片

铍铜具有优良的弹性和导电性,是非常理想的电磁密封材料。指形簧片允许滑动接触的,压缩形变范围大。簧片背后带有不干胶,可直接粘接在接触面上。另外,这种簧片可以在其中填充磁场吸收材料,增加磁场的屏蔽效能。 (下转第165页)(上接第163页)

导电橡胶

导电橡胶是在硅橡胶中均匀分布微细导电颗粒制成的,能同时提供环境和电磁密封。常用的填充颗粒有银颗粒,镀银铝颗粒和镀银玻璃球颗粒。

导电橡胶材料主要有导电橡胶板和导电橡胶条,导电橡胶条又有各种形状截面的实心导电橡胶条和空心导电橡胶条。

金属丝网

利用金属丝编织而成的屏蔽材料。属于一种廉价的电磁屏蔽材料,可用于高频屏蔽效能要求不高的屏蔽场合。

屏蔽胶带

由铜或铝箔加上导电背胶构成的胶带。直接贴在屏蔽体上的缝隙处消除缝隙的泄漏。使用时要注意粘接的金属表面必须是导电的,并要反复碾压胶带,否则导电胶不能发挥其高导电性。

屏蔽玻璃

在玻璃中间夹一层丝网或者在玻璃上镀金属膜实现屏蔽的玻璃。丝网屏蔽玻璃的屏蔽效能较高,但是屏蔽网会使光线损失15%~20%左右,从而造成观察困难。通过合理选择屏蔽网的目数达到在光线损失允许的范围内使得电磁兼容达到要求。镀膜屏蔽玻璃的屏蔽效能较丝网屏蔽玻璃略差,对光线的损失也较小,但要防止镀膜损伤对屏蔽效能造成影响。

近年来,电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上,于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板,对仪器的正常工作产生有害的干扰,而仪器所产生的电磁波,也非常容易辐射到周围空间,影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求,人们在实践中,研究出塑料金属化处理的工艺方法,如溅射镀锌、真空镀(AL)、电镀或化学镀铜、粘贴金属箔(Cu或AL)和涂覆导电涂料等。经过金属化处理之后,使完全绝缘的塑料表面或塑料本身(导电塑料)具有金属那样反射(如手机)。吸收、传导和衰减电磁波的特性,从而起到屏蔽电磁波干扰的作用。实际应用中,采用导电涂料作屏蔽涂层,性能优良而且价格适宜。在需要屏蔽的地方,做成一个封闭的导电壳体并接地,把内外两种不同的电磁波隔离开。实践表明,若屏蔽材料能达到30~40dB以上衰减量的屏蔽效果时,就是实用、可行的。

4.结束语

保证设备的电磁兼容是一项复杂的技术任务,对于这个问题不存在万能的解决方法。电磁兼容技术涉及面很广,电磁兼容领域也正在发展,重要的是掌握有关电磁兼容的基本原理,认真分析和试验,就能选择合适的解决问题方法。

参考文献

[1]王定华.电磁兼容原理与设计[M].电子科技大学出版社,1995.

[2]冯正进,刘利,李行国.机电一体化系统中的电磁兼容性问题[M].电子科技大学出版社,1995.

[3]莫世禹.通信设备中的电磁兼容设计方法[D].南京:中国电子学会机械电子工程(微波)分会,电子机械与微波结构工艺学术会,2006:58-62.

篇4

“三防”设计与工艺

正确、合理地选用材料是“三防”设计的基础。材料的“三防”能力主要取决于材料本身的性质,在不能满足防护要求时则必须对材料表面实施镀涂保护。对于直接暴露在大气中的零件,应该选用耐蚀钢、不锈钢、铝合金等材料。选用材料时,必须清楚材料的腐蚀机理和相容性,避免出现危险性大的腐蚀形式,防止材料间相互作用引起腐蚀和老化。金、铬、镍、钛及钛合金、铝合金、铜合金和不锈钢等都有好的耐腐蚀性。从经济性考虑,一般选用铝合金、不锈钢和优质碳素钢等。有更高要求可采用镀覆金属层和涂覆非金属层联合保护。“三防”结构设计应遵循以下原则:1设备结构外形应尽可能简单。2避免沟槽等易积水和冷凝液结构。3结构缝隙是无法全部避免情况下,采用人为密封方式进行处理。例如,采用刮腻子、喷涂底漆、涂抹密封胶等手段。4避免结构棱角过于尖锐,如果零件形状发生改变时,保证足够圆角过渡。5产品应做好密封,如果考虑通风或者无法做到全密封,对设备要应采取排水措施,排水孔应不小于直径6mm。6电路板在设计时应尽可能考虑垂直放置,如果因为结构空间原因必须水平放置时,应提高母板的结构强度,避免形成积水面。7不同金属接触时,控制电位差不大于0.5V[4]。8对于密封和通风都有很高要求的设备,应该将散热通风孔布置在设备底部,禁止布置在顶部,如果布置于侧面可通过外加挡雨檐等方式处理。通过材料改性和表面镀涂使得设备的“三防”性能进一步提升。对金属材料进行冷、热加工和热处理工艺等改性处理,可改善材料内部组织、消除应力从而提高材料的耐蚀性能。另外,对于焊接件,可通过合理选择焊接工装、参数、次序等工艺措施来减小焊接应力引起的结构形变,减少残余应力造成的晶间腐蚀。通过材料表面镀涂可以在设备及其零件表面生成一层金属镀层或非金属涂层,达到与周围介质隔离的目的,从而起到了防护作用。“三防”镀涂工艺应遵循以下原则:1镀涂层适用条件必须与设备使用环境条件相适应,因为各类镀涂层都有允许的使用条件和范围。2不同镀涂层之间要相容。3零件和设备的表面光洁度要满足镀涂工艺要求。4尽可能选用成熟的镀涂工艺,如采用新工艺,必须进行充分的试验验证。

应用举例

所示为一款某型号电子设备的控制系统机箱。机箱的表面整体采用酸洗、磷化、静电喷涂户外塑粉达到防潮、防盐雾的效果,内部的PCB电路板均喷有“三防”漆。各个箱门与箱体体之间全部装有密封垫,通过弹簧锁关闭箱门是压紧密封垫,从而避免积水,消除缝隙。万一有雨水浸入,通过排水槽也可以将雨水导出。上翻小门开启,方便操作面板操作;小门关闭时,同样通过压紧密封垫实现密封。另外,防雨檐可以起到双重保护的作用。将电连接器布置在机箱底部,利于防水、防潮,连接器选用自身防水等级较高的,进一步提高防水、防潮效果。4结束语目前,对野外设备的可靠性要求越来越高,而设备的“三防”性能直接决定着设备可靠性的高低。因此,不断提高野外电子设备的“三防”性能,是今后野外电子设备研发、生产单位及相关人员关注的重要课题。与“三防”有关的新材料、新工艺和新结构不断出现,如何实现工程化也是一个函待解决的问题。

本文作者:陆玉姣工作单位:机械工业第三设计研究院

篇5

前言:

近年来,在通信技术不断发展的环境背景下,通信技术的产品种类也在不断的增多,其在发展的过程中,也面临着很大的竞争压力和更高的设计要求。针对于电子通讯设备的设计,我们不仅要保证其外形的美观,更要保证其在应用过程中的信号稳定性,以及较强的抗干扰能力。为此,相关的人员必须对电磁干扰与电子通信设备机箱机柜的结构设计进行认真的研究和分析。

1.电子通信设备机箱机柜的机械结构设计

众所周知,美国是最早开发电子控制装置机箱机柜的国家,其逐步发展和完善,并日趋成熟。随着电子行业的日益发展,中国的电子控制装置结构设计也面临着急需更新的局面。骨架主体是机柜构成的重要组成部分,骨架也是其主要的荷载受力者。其整个强度和整个装置的刚度直接影响设备的长期使用效果,其对设备使用的安全性和耐久性具有重要的意义和作用。通常情况下,机柜的骨架基本上在静态的使用过程中不会出现问题,但是如果在起重、运输以及突然的外部冲击的过程中,其刚性就会大大的降低,进而产生不稳定和变形的效果,这样就会对元器件造成了很大的损坏,在一定程度上,阻碍了电路的正常工作[1]。

2.机箱机柜的电磁干扰相关设计研究

首先,我们在设计的过程中,应该加强对屏蔽体材料厚度的有效控制,我们为了有效的保证其屏蔽的效果,我们就需要对屏蔽体材料的厚度进行有效研究,并且通过合理的公式来对其进行科学的估算。通常情况下,我们将材料的厚度取值确定为镀锌铁板相对导电率和镀锌铁板相对导磁率的乘积。屏蔽材料的导磁率和导电率的成绩越大,其干扰频率也就及越强,其屏蔽的效果也就更好。通过材料的合理设计,我们就能够更好的确定金属屏蔽的厚度,进而加强对电子设备的有效保护[2]。

其次,我们要能够对滤波进行合理的设计,我们要能够对电源线的引出和引入信号线的传导干扰进行合理的设计。信号线和电源线是一个重要的载体类的干扰,其很容易通过两个通道进入机箱的内部。因此,电源线的干扰应该能够根据频率范围的大小,按照相应的规格和要求,有效实现对电路的保护。而且,电子设备的机箱接地是非常重要的,机箱本身是个掉电的物体,如果其干扰了发射体和接受体,就会直接严重的影响电子设备的运行。

最后,我们还应该对电磁兼容性的设计给予完善,电子通信产品的结构设计工作组成部分包含很多,影响其性能的因素也有很多。一方面,电路模块本身具有较强的抗干扰能力,抗电磁干扰屏蔽能力强。另一方面,电磁泄露的部分主要是在房屋的连接结构处进行集中。

我们要想处理好相应的设备,使其能够具有良好的电磁兼容性,那么我们就应该加强对相关设计参数的有效和合理的控制[3]。

3.加强对电子通信产品结构的散热设计

我们在实际的设计过程中,应该选择具有较大的热导率材料,有效的增大其传热的面积,这样就能够更好的缩短热导传出的路径。其次,我们要能够根据的实际的情况,设计具有一个特殊的通道,实现有效的通风。我们主要采用的方法就是在机箱的相对面或者温差较大的面上开设热控装置,通过这样的方式,有效的增加风扇的强制散热能力。最后,我们可以采用一些铝合金或者金属材料,这样能够更好的提高热辐射效率,使其具有更好的散热效果。

4.机箱机柜的减震设计

我们在实际的设计过程中,还应该对震源的强度进行合理和有效的控制,为了有效的保证动态平衡,我们可通过对降低整体设备的不平衡,提高其阻尼能力,对于天线的部分,我们应该对相关的设计进行优化,实现有效的减震目的。针对于一些会产生摩擦的零部件,我们应该其进行一些缓冲设计,采用精密的轴承,有效的减少摩擦,更好的降低震源的强度。并且在设计的过程中,我们还要能够对相应的性能指标参数给予合理的优化,这样就能够对计算的方法和数据进行合理的治疗,进而实现良好的设计效果[4]。

5.机箱机柜整体造型的设计

机柜的框架对于整体形状是非常重要的,榇耍我们也要对结构形式进行合理的设计。当对相应的结构进行设计时,也要能够充分的意识到工作的重点,合理的处理前门操作和人际交互,这也是机柜设计的核心。门前结构是非常复杂的,我们通过对统一的颜色特征和分割功能的颜色设计的使用,能够更好的实现对相应造型的首要设计。

6.加强对机箱机柜的环境设计

我们在实际的环境设计的过程中,应该加强对室内环境和室外环境的设计,针对于室内的环境,我们要保证电子设备能够正常工作,任何电子设备应该能够有效的抵抗一些电磁波,这样才能够减少对其它电子设备的电磁干扰。与此同时,我们还应该意识到电子设备在户外,其面临的环境更加恶劣,我们在对其进行使用的过程中要考虑雨水、阳光照射等多种因素的影响,这样均能够有效的降低损坏,更好的抵御恶劣的环境。如果外部的环境的较为恶劣,我们要能够对其给予特殊的保护,根据不同的环境对电子设备进行防尘处理,使其更好的适应环境的变化,从而在一定程度上,提高相关设备的可靠性。

结语:

综上所述电子通讯设备的结构设计,能够有效的保证相关产品的可靠性和适用,为人们的生产和生活提供便利的条件,使其更好的符合社会现代化的发展进程。为此,相关的人员在研究和设计的过程中,应该对相关的问题环节给予合理的完善和优化,更好的提高产品的电磁兼容性和散热能力,协调产品设计的结构,促进电子产业更快更好的发展。

参考文献:

篇6

1.引言

机载通信电子设备一般为独立设备,是机载电子系统中重要的组成部分。军用设备通常在非常恶劣的环境下服役,工作环境、使用要求和用户要求比其他电子设备更为严苛,因此,其结构设计要求具有特殊性。

为适应现代战争作战要求,机载平台通信系统一直维持高科技化的发展,对军用机载通信电子设备要求越来越高。对于机箱结构设计需要满足多功能、高性能、高可靠性、小型轻量化、通用化、维修快速化等要求。军用通信设备研制周期短,产品变化多,往往是电路设计、结构设计同时并行,多专业同时协调优化设计,以成熟可靠的机箱设计技术为基础,才能实现高效率、高品质的产品设计。

2.设计要求

军用机载通信设备的环境条件是用户根据GJB 150A、GJB 367A或HB 5830系列标准,结合设备的实际使用、运输、贮存环境制定的。

机箱的结构设计,首先应满足工作环境以及技术指标要求:

1)机箱的结构设计方案应简捷,且细节设计到位。零部件加工工艺性良好,机箱具有良好的操作维修性,便于装配、调试、使用、维修。机箱的内部走线工整,牢固。

2)机箱的模块化设计程度高,继承性高。结构设计应尽量采用通用件、标准件。

3)机箱的结构设计方案应充分考虑散热,对于功率放大器件等热耗大的器件,应在方案设计阶段阐明采取的热设计措施。

4)机箱应具有足够的刚强度,能适应搬运和运输过程中的振动环境,机载通信设备在飞机行驶中的振动环境下能正常工作。同时,还应能适应在使用、搬运、装卸和和运输等过程中可能遭受的非重复性冲击。

5)机箱的结构设计应遵循小型化、轻量化要求,采用减重设计。

6)机箱应有电磁兼容性设计。

7)机箱应进行三防设计,保证在气候恶劣的环境下长期服役。

3.机箱结构设计要点

机箱是实现设备技术指标要求的基础,通常也是结构设计的主要对象。通信设备通常为独立的箱壳式机箱,按结构形式可细分为钣金式机箱、铣制机箱、焊接机箱、模块化铝材机箱等。除另有规定外,军用机载电子设备的机箱尺寸其附件应符合GJB 441和GJB 780的规定。

军用机载通信设备通常置机舱内,根据GJB 376A要求,机箱的外观为黑色(无光泽)。设备外观及内部模块都应有标识,名牌安装于设备明显位置,内容清晰、耐久,除非特殊规定,不使用不干胶作为设备名牌。机箱的结构设计应充分考虑“三化”的要求,采用模块化的设计,最大化统一螺纹规格,尽量采用标准件、通用件。机载设备的机箱要求小型化、轻量化设计,结构方案设计阶段需采用减重措施。为满足机箱安全性要求,机箱外观不应有尖锐棱角,外壳的不连续性(盖板、窗口等)应尽可能少,外露器件(接插件等)要有防护措施,前面板安装把手可以在前面板向下放置时能保护面板上的突出器件,外部安装的不连续使用的插座均应装保护罩,前后面板排布要美观合理,设备超过10kg时考虑用双把手,所有紧固件都要有效防松脱,机箱还应有漏电保护措施等。

3.1 钣金结构机箱

钣金结构是军用机载通信设备机箱的常见形式,其结构简洁、规则、对称、重量轻,而且有成本低和便于加工的优点。钣金结构的机箱整体是由折弯零件装配而成,具有良好的刚、强度。结构设计时要注意以下几点:

1)材料选择塑性好的防锈铝,机箱用料厚度一致。

2)折弯内缘半径过小会引起开裂,而过大会产生回弹。应以工艺要求为设计依据,合理设计折弯内径,利用现有的折弯模具加工。

3)考虑钣金零件机械加工的工艺性,如单边折弯高度不宜过小,冲孔落料直接要有安全间距,以及弯边冲孔边距合理等问题。

4)钣金折弯后以弯边为基准的尺寸公差应放至0.3mm较为经济,应合理设计机箱外形、孔位等尺寸的精度,避免公差过高增加不必要的成本。

图1是钣金结构机箱,图2为铣制结构机箱。

3.2 铣制结构机箱

铣制机箱在军用机载通信设备中非常普遍。铣制机箱结构灵活、复杂,突破了其他种类传统机箱的局限性。现代通信设备呈小型化、多功能化、外观时尚化的发展趋势,铣制机箱适应性强,而且机箱铣加工成薄板和加强筋的形式利于增强整体刚度和减重。设计时要注意以下几点:

1)铣制机箱螺纹全部属于紧固连接螺纹,应合理布置紧固处的间距,铝合金强度不够时应采用不锈钢螺套来增强螺纹强度。

2)机箱应避免使用沉头、半沉头螺钉,且必有防松脱措施。

3)机箱的零部件设计,应便于加工和装夹,仅在必要时提高精度。

4)机箱外部的门、板应方便拆卸。装配、维修方便,避免使用特制工具。

3.3 焊接结构机箱

焊接机箱框架牢固且刚、强度高,焊接缝强度高于基材的一半。军用设备工作于恶劣的机械环境中,焊接机箱在抗冲击和振动的性能优越。军用机载通信设备机箱的焊接结构常采用真空钎焊,其他种类的焊接也多有应用。焊接机箱结构设计时要注意以下几点:

1)航空铝合金中3A21、5A06、5A05、6061、6063适用于手弧焊、电子束焊、点焊。在真空钎焊炉加热温度不大于800℃的条件下,只有3A21、6063适合用于钎焊(因为钎焊温度低)。

2)采用铝合金3A21、6063焊缝致密度较好,但应避免垂直焊缝,焊接面的宽度不小于10mm。焊前用不锈钢或与母材同材质的螺钉紧固被焊零件,螺钉间距20-30mm为宜,精度要求高处采用不锈钢圆柱销定位。

3)机箱采用等厚度的板料焊接,不等厚时应设计过渡区以达到等厚。使用手弧焊主要用V型坡口,板厚度不大于3mm可以不设计坡口。

4)焊后加工会削弱焊缝强度,应避免焊后加工。

图3是焊接结构模块化的机箱,图4为模块化结构机箱。

3.4 模块化机箱设计

模块化设计是军用通信设备的显著特点。欧美有SEM-E、ASAAC标准模块规范等,国内也制定了GJB 1422、HB 7091和HB 7092等针对航空机载电子模块的标准。模块化结构设计=通用模块(大量)+专用模块(少量)+模块连接器。结构设计人员只需注重专用的结构形式和接口设计,而不必从头开始,可以有效简化设计程序,缩短研制周期。

通信电子设备常见的模块划分:电源模块、接口及数据处理、终端模块、信道模块、功率放大模块。模块间的电路互联主要有低频、射频,有时会有光纤等模块化结构设计时要注意以下几点:

1)模块的结构设计应是有效的利用空间,尺寸与重量尽量小,一般能够单人手持。

2)模块应是可维修、更换的,并且在正常安装位置或从设备卸下时都能较容易地对其调试测试。模块上应使用快速分离式连接器,分离时不需要使用工具(或只需一般手工工具)。同一模块接插件数量较多时,应考虑到插拔受力。

3)盲插模块需用导向装置和定位销的导向与定位,安装模块时可轻易对准,而且一定要有防插错的措施。盲插模块接插件要有浮动量,对于射频接口浮动量以1.5mm为宜,避免过小或过大。

4)固定模块用的紧固件应容易拆卸,要防止紧固件掉入设备,尽量使用松不脱组合螺钉。

4.结构设计关键技术

4.1 热设计

军用机载电子设备热设计的基本理论和计算方法以及热可靠性分析与鉴定的方法在GJB/Z 27、QJ 1474均有详述。机载通信设备内部的高密度集成电路和功率放大部位热密度很高,散热设计往往是结构设计的关键技术。

设备机箱在方案阶段的设计方法,多数借助数值传热学仿真技术模拟热环境辅设计。最常用的热分析软件有FLOTHERM和ICEPAK,它们利用计算流体动力学(CFD:Computational Fluid Dynamic)和数值传热学仿真技术来模拟电子设备中的流体流动、热传输以及热辐射(边界条件),并以此计算电子设备周围的流场、温度场、压力场。热分析软件的瞬态分析计算量非常大,因此绝大多采用稳态的分析的方法,而且允许有较大(30%左右)的误差。

军用机载通信设备的工作环境温度,以技术协议为依据,温度范围可达-50℃~+75℃。不少设备考虑占空比的因素后,平均热功率仍不少于200W,机箱强迫风冷散热方式被普遍采用。机箱的热设计设计时要注意以下几点:

1)冷却空气的入口应远离其他设备热空气的出口。

2)机箱结构设计时应考虑机箱内的热耗分布,为机箱内部单元设计传热、散热的途径,必要时采用热绝缘或热屏蔽措施。功放管等器件热耗突出,在机箱热设计中要着重分析。

3)选择风机时,应具备合适的风机尺寸和风量,还要考虑到风机的噪声(转速)、电磁干扰、振动、振幅等因素对机箱内的影响,要充分考虑风机的可靠性。鼓风产生的风压大、风量集中,很适用于局部冷却,应尽量使风机保持良好的工作点;抽风产生的风量大、负压分布均匀,对流道结构的要求比鼓风低,但要避免气流“短路”。通过风机的特性曲线找出合适的工作点,作为仿真结果的对比。风机有工作温度范围,不能超限值工作,有时必要配置风机的控制电路。

4)强迫风冷若不满足要求,则首先应优化散热器的几何参数。增加肋片高度和肋片数,可以增加散热表面积。但当肋片增加到一定数量时,肋片间距变小,导致流过肋片的风量变小,同时肋片间的温度会相互影响,所以,增加表面积须考虑流动阻力。

5)热设计与其他设计(电气设计、结构性设计、可靠性设计)要同时进行,当出现矛盾时应权衡解决,但不得损害电气性能。

4.2 隔振设计

军用机载通信设备对隔振的要求很高,必要时会使用多级隔振技术。机箱通常选用刚度较大的隔振器,而不耐振的器件则选用刚度小的局部隔振器或采用加固的方式。机载通信设备减振系统中,钢丝绳隔振器、金属网阻尼隔振器、金属干摩擦式隔振器(即无谐振峰隔振器)比较常见。对振动敏感的器件通常采用体积小的橡胶隔振器或隔振垫。具体隔振设计时应注意以下几点:

1)机箱的设计应增强结构的刚性(应对较低的激振频率),避免悬臂结构和明显的应力集中。

2)机箱中重量大于7g的独立器件,均应考虑隔振加固,无法安装隔振器可用有弹性的胶状物质充在需要隔离的部位。

3)紧固机箱的安装架采用铝合金钣金结构,尽量用铆接或螺纹连接,以提高阻尼。应避免使用焊接,以防开裂。

4)选择隔振器须符合设备机箱的环境要求,尺寸尽量小、隔振效率尽量高。根据设备总重量及设备重心位置,遵循几何对称布置原则,确定每个隔振器的实际承载量。隔振器不超过额定载荷使用,如果各支撑点的载荷相差较大,则应采用同一型号不同刚度的隔振器。安装隔振器的部件应该具有最高的强度,隔振器间距应尽可能大,但要避免设备在静载荷、动载荷下发生弯曲变形。

4.3 电磁兼容设计

通信电子设备多是对静电放电和磁场敏感的设备,应采取诸如接地、隔离、屏蔽等措施以提高电磁兼容性。结构的电磁兼容性设计应与设备电气设计同步进行,并按照GJB/Z 25标准开展设计。机箱电磁兼容设计时应注意以下几点:

1)通信设备主要是高频屏蔽,对此屏蔽体材料须选用良导体,如铜、铝等,还需进行表面处理,增加表面导电能力(对于低频屏蔽体选用磁性材料,如铁等)。

2)机箱上必有接地装置(通常为通用件),用于接地的所有金属或其它电气连接件导电处应良好紧固接触,无间隙以及油漆等涂料。

3)机箱盖板的紧固件间距,通常使用1/4屏蔽波长。

4)机箱选用的导电材料应考虑抗腐蚀能力,并满足环境条件。导电橡胶条粘接用703硅橡胶分段单点粘接,每隔2.5cm~5.0cm分一点,切忌整段粘接。

4.4 三防设计

机载设备机箱考虑到材料的强度、刚度,一般选用铝镁合金作为主要材料。三防设计是机箱结构设计的重要一环,设计的相关要求应符合GJB/Z80标准。军用机载电子设备的机箱均需满足GJB 150A所规定的湿热、盐雾、霉菌试验要求,三防设计时应注意以下几点:

外表防护层选用氟聚氨酯漆,其耐候性优于丙烯酸聚氨酯漆。外表油漆不撒花比撒细花耐霉菌能力好。

2)机箱中所用不锈钢零件须进行钝化处理,铜合金进行镀镍、镀银或镀金。

3)因为会变色,镀银通常用于机箱内部。在没有导电性能要求的地方,可用三防漆防护镀银层。

4)机箱外部接插件外壳首选不锈钢材质钝化,其次是防锈铝合金表面镀镉。

5)机箱的接地柱和有相对运动的器件,不能涂敷三防漆和油漆。

5.结束语

本文是在实际工程中总结经验,概况阐述了军用机载通信设备机箱结构设计技术的要点,对同类产品的结构设计具有一定的参考借鉴意义。技术进步要通过不断创新,只有遵从科学原理,不断总结经验和成果,方能减少设计创新的风险,增强产品的竞争力。

参考文献

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引言

随着电子元器件的高速发展,雷达电子设备的高度集成将不可避免。但同时带来了布局紧张,热流密度大,电磁干扰,防水困难等相关问题。这些问题在多通道阵列模块上显得尤为突出,这就对阵列模块的结构设计提出了更高的要求。

1.优化布局设计

该模块为8通道数字阵列模块内部包含8路收发单元、8路变频、基准源、频率源、8通道数字处理板、分布式电源、功分以及调制等上百个电讯零部件。因此合理的布局尤为重要,结构设计师从方案阶段就需要与其他相关设计师充分交流讨论,并经过多轮反复修改、协商,最终确定最优方案之后。与结构总体就阵列模块的大小及机、电、液等外部接口进行磋商与讨论。与电讯设计师根据信号走向,排列好各功能模块的位置与空间分布,并且预留合理的水道空间和正反面过孔以及垂直互联绝缘子的位置;同时兼顾散热器件的合理分布和分配;固定螺钉及散热水道之间的互相合理避让;内部走线及可操作性进行反复讨论。与环控设计师在散热水道的设计和优化,以及散热翅片的排列和分布进行讨论。与工艺设计师就散热水道的焊接方式及优化可制造性方面进行讨论。待所有的问题全部梳理通顺才能进行详细的工程结构设计。

2.高效散热设计

该阵列模块热耗约974W,其中100W功率管安装外形尺寸为34mm*10mm,热流密度峰值超过20W/cm2,风冷散热已不能满足要求,本方案选用液冷体系。基于冷板功率器件布局与冷却流道一体化设计思路,采用高热流密度高效冷却技术完成阵列模块散热,具体实现途径如下:①引入小型内嵌翅片的液冷通道和流道翅片的边界层截断技术,增大冷却液与冷板结构在热耗集中区的换热面积和停留时间,并利用冷却液在翅片截断处的入口效应和翅片顶端扰动效应来增强冷却液与冷板结构的换热能力;②在冷却流道与器件排布一体化设计基础上,根据器件热耗及其安装特性,采用搅拌摩擦焊的方式在器件安装基板上生成冷却通道,将功率器件直接安装在组件冷板两侧,并采用有效措施降低器件与冷板间的接触热阻。经过优化设计后,在单件阵列模块冷却液流量为4.5升/分钟、进液温度为35℃的情况下,计算显示位于流道最下游的100W功率管温度最高,约为62.6℃,管壳温度约为62.2℃,同类器件温差约3℃,冷却液进出口温差约为4℃,冷板压损约0.115Mpa,满足散热要求。

5.结束语

此阵列模块已通过各项例行试验,各项指标均达到了设计要求。并且随整机参与多次演习与试验,工作稳定可靠。但是,由于电子元器件的高速发展以及新技术,新材料的不断涌现,新的结构设计方法也会不断产生。

参考文献:

[1]GJB 870―90.军用电子设备方舱通用规范[ S].1991.

[2]谢德仁.电子设备热设计. 南京:东南大学出版社,1989 ,12

篇8

为了保证电子设备的使用功能和使用寿命,要尽量消除温度对电子设备的干扰影响,结合温度干扰因素,制定完善的温度抑制解决方案,防止温度过高造成电子设备的损坏,进而为电子设备的安全高效运行提供重要保障。在这样的环境背景下,探究温度对电子设备的干扰影响及抑制方法具有非常重要的现实意义。

1温度对电子设备的干扰影响

1.1发生设备故障

在电子设备实际运行中,产生热量会带动环境温度的变化,形成温度波动,改变电子设备内部电子元器件参数,造成热扰动。这种热扰动现象和温度成正比,温度越高,热扰动就会越剧烈。在这样的环境下,电子设备中的电子元期间发生故障的几率会大大增强,甚至会造成电子元器件的永久性失效,破坏电子元器件的运行稳定性,进而缩短电子设备的使用寿命,对电子产品综合使用性能形成极大的抑制。从另一个角度上看,当电流流经阻值导体后,会产生一定热量,尽管热量很小,但这种热量会逐渐累积,进而造成温度过高而发生电子设备故障。

1.2产生热噪声

除了引发电子元器件的故障和失效之外,过高的温度会促使电子器件产生热噪声,从电阻元件上看,电阻器在实际运行中产生热量而提高环境温度,而过高的环境温度会形成噪声电压,噪声电压是电阻器运行中的必然产物,属于固有噪声源。这种热噪声是连续性不规则宽频谱噪声,会随着温度的升高而加剧。除了电阻元件之外,半导体二极管和三极管也会产生热噪声,并随着温度的升高改变元件运行参数,这种参数变化具有极大的危害性,破坏电路实际运行,不利于工作效率的提升。

2抑制电子设备温度升高的有效方式

2.1热传导

在电气设备各个电器元件不发生相对位移的过程中,借助分子、原子和自由电子等微观离子热运动性而形成热量传递,称为热传导。一般而言,强化传导散热的的主要措施为:(1)选择导热系数较大的原材料进行传导零件制造:(2)增加和导热零件的实际接触面积;(3)减少热传导路径,提高导热效率。值得注意的是,在热传导路径中杜绝绝热元件或是隔热元件的设置,防止影响导热效果。特别是在线导热过程中,单位时间内面积固定面积热量和该点温度日度、垂直导向方向截面积存在成比例关系,即为傅立叶导热定律,其向量表达为ф=-λA•аt/аx,其中,ф为热流量;λ为导热系数;A为垂直于热流方向截面积;аt/аx表示在X方向上温度变化率。

2.2对流散热

对流散热主要是流动气体或是液体和固体壁面接触中,由于二者存在温度差而引起的热能传递,在实际应用中包括自然对流与强迫对流两种形式。自然对流是指流体的冷热两部分存在密度差而形成的热量对流传递,其热量对流的剧烈程度主要由流体温差、类型和所处空间位置决定。若流动气体或是液体由于泵、风机等外力因素影响,在流体内部形成压力差,则为热量强迫对流,其对流激烈程度主要由流体内部压力差、流体类型和流道结构环境等因素决定。针对电子设备而言,这种流体一般为空气,强化对流散热措施为:(1)加大空气冷热温差;(2)加大空气和固体壁面的实际接触面积;(3)加大环境介质的流动速度,其对流换热公式为ф=hcA(tw-tf),其中hc为对流换热系数;A为对流换热面积;tw为热表面温度;tf为冷却流体温度。

2.3辐射散热

辐射换热和对流换热、热传导等散热方式存在本质上的区别,主要将热量以光速透过真空,实现热量的转移和传递。依据热辖射研究理论,将波长为0.1μ-100μ线视为热射线,其传播过程极为热辐射。强化辐射散热具体措施为:一是在发热体表面设置散热涂层;二是提高热射线和周围间的温度差;三是增加辐射体表面积,其中物体热辐射能力计算公式为:ф=ßAσ0T4(tw-tf),其中,ß为物体表面黑度;A为辐射表面积;σ0为斯蒂芬-玻尔兹曼常,取值为5.67x10-8/m2•K4;T为物体表面热力学温度。

3电子设备热结构设计

3.1电子箱热结构设计

电子箱热结构设计主要将自然对流散热方式和热传导有效的结合在一起,将元件板与电子箱均热化,为了提高设备检测要求和检修标准,设计人员要将电子设备中的元件板更换为可替换插入式印版,结合设计结构规划插拔模块,让插入式印版可以对准插座,进而接电运行。各个插拔模块以楔形块为主要锁紧元件,降低插入式印版结构热阻,通过插拔模块和印版间接触压力、面积进行热量传导,形成导热通道,进而实现对电子设备温度干扰的抑制。

3.2元器件热安装

由于印板组装密度高,为了提高导热效率,除了使用散热型印板外,还要在电子设备元器件进行热安装,将元器件设置在导热条中,减少元器件到印板之间的热阻。在大功率热器件安装中,安装人员要在元器件表面涂抹导热脂,降低界面热阻,进而提高元器件导热效率。由于电子设备工作频率和工作范围的不稳定,使得元器件引线与印板热系数存在差距。在这种温度循环下,工作人员要尽量消除热应力,将轴向引线柱形元件热应力控制在2.54mm以下,如图1所示,提高预留应变量,采取各种有效的导热途径减少热阻,方便各个器件的热耗通过最小的热阻传递到冷却通道,提高电子设备散热效果。

3.3元器件布局结构

在进行电子设备元器件热结构布局中,一般同一印板中的元器件要依据热量大小和耐热程度进行排列,电解、电容等耐热性较差的元器件要设置在冷却气流上游位置,即为进风口处;而电阻、变压器等耐热效果较好的元器件则要设置在冷却气流最下游,即为出风口处。针对集成混合电路安装环境而言,设计人员要将大规模集成电路设置在冷却气流上游处,而小规模集成电路则设置在冷却气流下游处,平衡印板元器件温度,防止局部温度过高的情况发生。一般在水平方向上,大功率器件要贴近印板边缘位置,减少传热路径,提高散热效率;在垂直方向上,大功率器件要贴近印板上方位置,防止器件运行中各个器件温度干扰,遵循均热化原理,进而提高元器件布局的合理性,有效抑制温度对电子设备的影响。

4结束语

本文通过研究温度对电子设备的干扰影响及抑制方法,提出热传导、对流散热、辐射散热等温度抑制方法,设计电子设备热结构,采取各种有效的途径减少热阻,方便各个器件的热耗通过最小的热阻传递到冷却通道,提高电子设备散热效果,为电子设备稳定运行提供重要的保障。

参考文献

[1]周景民.密闭电子设备散热技术研究及元器件布局优化模拟[D].吉林建筑大学,2016.

篇9

中图分类号:TN02 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)34-0248-02

1 引言

随着我国军事工业的不断发展,军工电子设备在保证其使用的可靠性、密闭性能的同时,还对设备的小型化和外观等提出了更高的要求。另一方面,设备内部使用的电子元器件及电子设备功率密度也在不断增加。如果在密闭的环境内,各种发热元件散发出来的热量不能够及时散发出去,就会造成热量的积聚,从而导致各个元器件的温度超过各自所能承受的温度极限,使得这些电子设备的可靠性大大降低,甚至使设备丧失工作能力。有资料表明,电子设备的失效率有55%是由于温度超过了规定值而引起的。环境温度每增长10℃, 电子设备的失效率增大一倍以上,10 ℃法则给出了电子元器件的失效率随温度增加的变化规律,说明了热设计在电子结构设计中是不可忽视的环节。因此,研究散热方法,改善散热方式,提高冷却效果,对提高电子产品的运行稳定性都具有十分重要的意义。

传统的设计方法是简单结构,利用传热学中大量的公式、表格,通过计算来进行分析的,而对于复杂结构就只能根据经验或试验来获得。本文详细介绍了利用ANSYS软件对某军工密封式电子设备的复杂散热器件进行仿真、辅助设计,节省设计成本的过程。

2 某密封式电子设备上散热器件的设计思路

2.1 某密封式电子设备的参数指标

某密封式电子设备中的功能单元板上有两个75W的功放晶体管,设备正常工作时分收发两个时段,发射和接收时间比例大约为1:3,发射时功放功率最大为150W,有效输出功率为50W,接收时功放功率小于70W,有效输出功率约20W。由于该功能模块的发热功率比较大,最大时可以达到100W;且该设备有密封防水性要求,因此要求单元板在设备内部所处的空间是密闭空间。要求在不改变设备外轮廓的前提下分析晶体管直接通过导热硅胶粘在翅片式散热器上通过自然散热时,晶体管和单元板的温度变化能否满足电路板和芯片正常工作的温度要求,并对散热器的尺寸进行优化。

该密封式电子设备的工作参数如下:

1、正常工作温度范围:-40℃―55℃;

2、在60℃高温环境下开机试验,设备可以连续正常工作4小时以上;

3、设备在工作温度范围内的温度应该小于内部单元板上电子元器件的结温。一般来讲,晶体管正常工作时的温度应控制在 90℃以下,单元电路板上元器件的温度控制在80℃以下。

2.2 某密封式电子设备的结构组成

某密封式电子设备的外观如图所示

右侧为盒体,左侧有散热凹槽部分即为后盖板,本文讨论的散热器件即为后盖板。

打开设备,盒体内部印制板上有两个发热源,功率各为75W,共150W。后盖板根据散热要求,初步设计如图。

3 ANSYS辅助设计

3.1 根据经验的改进

根据经验改进后,后盖板如图:

3.2 ANSYS仿真的应用

由于该芯片的热分析属于典型的电子设备热设计分析,因此选用了ANSYS 中Workbench里面的专业电子设备机箱级、芯片级、封装级的热分析软件模块ICEPAK来完成本次热分析。

导入后盖板模型如图:

划分网格如图:

对建立完成的后盖板散热模块热分析模型进行网格划分,划分网格后检查网格划分的质量,网格划分后产生87450个单元和94588个节点,面匹配系数几乎全部接近于1,网格划分质量较高。如图所示:

计算过程

网格划分后,需要进行求解前的参数设置,设置求解的步骤为100步,流体和能量残差为系统默认值,打开solution setting 中的basic settings 窗口,点击reset,得到系统Rayleigh number 为2.23e6,并打开辐射radiation开关,设置重力方向,重力大小都选择为默认值,随后设置环境温度、辐射温度、默认流体等等,最后设置求解时电脑处理器为“并行”运行,加快求解速度,减少求解时间。如图所示:

求解

进行完求解参数设置后,就可以如图所示进行求解,并打开求解监视器开关,以详细直观地观察求解过程中的步骤和收敛情况。

后处理过程

求解结束后,可以通过如下图所示的ICEPAK软件后处理模块,查看模型的热分布情况,热流矢量图,切面温度分布等情况。

4 后盖板的优化设计

为了解后盖板的散热性能对后盖板翅片的参数敏感度,本文针对相同厚度和高度散热翅的个数、相同个数和高度散热翅片的厚度、以及相同厚度和个数的散热翅片的高度等参数对于散热器稳态温度的影响进行了多次热分析。

4.1 后盖板翅片个数不同时的热分析

后盖板中散热翅片厚6.5mm,高24mm,环境温度60℃时,后盖板翅片个数为19个、23个和27个时后盖板的稳态热分析温度分布如图

由此可知,散热翅片个数越多,后盖板稳态热分析下,散热的最高温度越低。

4.2 后盖板翅片厚度不同时的热分析

后盖板中散热翅片个数为24个,翅片高24mm,环境温度60℃时,翅片厚5mm、6mm和7mm时,后盖板的稳态热分析温度分布如图

4.2.3 后盖板翅片厚度为7mm的稳态分析温度分布图

由此可知,散热翅片越厚,后盖板稳态热分析下,散热的最高温度越高。

4.3 后盖板翅片高度不同时的热分析

后盖板中散热翅片个数为23个,翅片厚6.5mm,环境温度60℃时,翅片高20mm、28mm和36mm时散热器的稳态热分析温度分布如图

由此可知,散热翅片越高,后盖板稳态热分析下,散热的最高温度越低。

5 结果分析

从热分析的结果来看,后盖板的散热翅片的个数越多,散热翅片的高度越高,散热翅片的厚度越薄,散热的效果越好。但是,从该密封式电子设备的结构设计、工艺分析和美观程度来看,后盖板散热翅片的个数也不能越多越好,散热翅片的厚度也不是越薄越好,散热翅片的厚度也不能加工地越高越好。在满足后盖板散热的前提下,从实际需要,加工效率和加工成本等多方面考虑,故采用后盖板散热翅片的个数为23个,散热翅片的厚度为5mm,散热翅片的高度为24mm。

参考文献

[1] 邱成悌,赵C殳,蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社,2005

篇10

1.前言

热设计是电子设备设计的重要内容之一,是保证整机性能、提高整机可靠性的重要因素。本文为了保证某电子产品在指标要求的温度下可靠的工作,根据其耗散功率,元器件集中程度,元器件温升以及环境温度要求、可靠性指标等进行分析,选择合适的散热手段。

2.散热方式的选择

本文研究对象的结构形式如图1所示。

图1 某电子设备的结构示意图

其特征尺寸为:V=53×40×30=636003

则:体积热流密度q(体积发热系数)为:

q=P/V=280/63600=0.0044(W/3)

图2 体积发热功率系数

图3 行波管安装示意

由图2所示的各种冷却方式的冷却能力范围看,该设备的热流密度q为0.0044W/3小于自然散热方式的能力限值(0.009 W/3),采用自然散热的方式是可行的,为可靠起见,尽量采用金属导热的形式对主要发热部件如行波管等进行冷却,在结构设计中,铸件舱体外增加了加强筋,在提高了整个铸件刚度、强度的同时增大散热面积;在行波管的安装处设计了铝合金导热风道,安装了风机,行波管紧贴风道安装,涂导热膏,风道紧贴舱体侧壁安装,均保证压力在20/2左右,如图3所示。这样行波管散出的热量通过铝合金风道一部分传导到舱壁,一部分被及时带走,在舱体内部形成循环,使舱体内部温度均匀,机箱内表面氧化成黑色,热量通过金属传导到外表面,使舱壁各面均参与换热,从而达到降温的目的。

3.热设计校核计算

该电子设备的总功率约为280W,其中主要发热体为行波管,根据行波管的工作效率情况,我们按照其中80%的功率产生热量来计算散热。即需散去的热量为:

Q总=280×80%=224W。

自然散热的方式主要是通过两种途径,自然对流和热辐射。

通过自然散热散去的总热量为:Q总=Qc+Qr

其中:Q c为自然对流散去的热量;Qr为热辐射散去的热量。

机箱内允许达到的最高温度为:+70℃;外界环境温度取:+50℃

先计算自然对流散去的热量Q c:

Q C=αSΔt ①

式中:α为对流放热系数;S为表面积;Δt为机箱表面与外界环境的温度差。

式中:为努谢尔特数;λ为导热系数;L为特征尺寸。

根据自然对流换热的通用准则方程:

式中:Ra=Gr・Pr为雷莱数;Gr为葛拉晓芙数;Pr为普朗特数;C为系数;n为指数(层流时取,紊流时)。

其中:Gr=;β为体积膨胀系数;v为运动粘度。

定性温度为:

tm=(70+60)/2=60℃;

特征尺寸取侧壁高:

L=0.3m;

β=;

查表得:

Pr=0.696;

λ=2.90×10-2W/m℃;

v=18.97×10-6m2/s

则:葛拉晓芙数:

Gr=

雷莱数:Ra= Pr・Gr=0.696×4.42×107=3.07×107

由此可知各侧面属于层流换热;但在顶面上有2×107

图4 加强散热筋结构形式

现将各换热面参数及可散去热量根据查表及式①、式②、式③计算后列表如表1所示:

表1

由表1可得:通过自然对流散去的热量QC为:

QC=36.12+16.93+7.21+29.68=89.94(W)

再计算热辐射散去的热量Q r:

Qr=5.67S

式中:S为表面积;T1为舱体表面温度;T2为周围环境温度;ε为系统黑度系数(雷达外表面涂绿色防护漆:ε取0.9)。

S=0.426+0.284+0.284+0.35=1.344

则:Qr=5.67×1.344×(3.434-3.234)×0.9=202.79W

通过自然散热可散去的总能量为:

Q总=Qc+Qr

Q总=89.94+ 202.79=292.73W>224W

4.结论

篇11

1.引言

舰船电子设备内部存在大量的元器件,电子设备在工作过程中这些元器件会产生大量的热量,设备内部的温度也随之升高,当温度升高到一定的程度将会影响设备的正常工作,需要结构设计时对舰船电子设备进行散热设计。散热设计是舰船电子设备结构设计的重要内容,是保证舰船电子设备能否安全可靠工作的重要条件之一,它对于提高舰船电子设备的工作可靠性,延长其使用寿命具有非常重要的意义。

2.传热的基本形式及原理

2.1 热传导

传导是热量在直接接触的两个物体之间传递。其物理本质是物质微粒通过微观热运动以内能的形式在接触面上传递。

利用热传导散热可采用以下措施:(1)采用导热系数大的材料制作导热零件。导热系数以金属为最大,非金属次之;―般采用铝型材作为散热零件。(2)加大与热传导零件的接触面积。空气导热系数小,如果两物体之间接触不好有空气,则空气起到隔热作用,导热量减少;因此应压力均匀地增大接触压力(减小接触面粗糙度)以排除空气减小热阻。

2.2 热对流

对流是依靠发热物体周围的流体介质的流动将热量转移的过程。由于流体运动的原因不同,可分为自然对流和强迫对流两种。自然对流由温差引起.是由于流体冷热不均,各部分密度不同引起介质自然的运动。强迫对流是受机械力作用(如轴流风机)促使流体运动,促使流体高速流过发热物体表面以加强对流作用。两种对流方式的比较如表1所示:

表1 自然对流与强迫对流的比较

对流方式 热阻 结构 控制

自然对流 较高 简单 被动的,不可以控制

强迫对流 较低 复杂,需外加能源使散热剂流动 主动的,可以控制

利用热对流散热可采用以下措施:(1)加大温差t,即降低散热物体周围对流介质的温度。(2)加大散热器的散热面积;采用有利于对流散热的形状:将散热器做成肋片、直尾形和叉指形等。(3)加大对流介质的流动速度,选用有利于对流散热的介质,带走更多的热量。

2.3 热辐射

辐射是热量以电磁波的形式向外传播。由于温度升高,物体原子中电子振动的结果引起了辐射,任何物体都在不断地辐射能量;这种能量落在其他物体上,一部分被吸收,一部分被反射,另一部分要穿透该物体;物体所吸收的那部分能量就转化为热能。

利用热辐射散热可采用以下措施:(1)增加散热表面粗糙度,粗糙表面热辐射的能力较大。如将舰船用加固计算机箱体表面喷无光黑漆以增加热辐射作用。(2)加大辐射体与周围环境温差,即周围介质温度越低越好。

(3)增大辐射体表面积。

3.散热方式的选择

舰船电子设备的散热方式主要有自然散热、强迫风冷、液体散热等几种。散热方式的选择需根据具体情况确定;通常主要考虑舰船电子设备的体积功率密度。

3.1 自然散热

自然散热是指在不使用外部辅助能量的情况下,通过传导、对流和辐射的方式将热量带走。因此在设计中尽量减小大功耗器件和外壳之间的热阻,让热量快速传到外部。如在柜体上开通风孔利于空气对流作用;同时,进出风口要开在温差最大的两处,进风口设计在柜低,出风口设计在柜顶,这样会大幅增加散热的效率。

3.2 强迫风冷

强迫风冷关键是要建立有效的气流通道,将热量按设计好的路径从各单元传送到设备外部。系统的进风口和出风口不可太近,否则容易出现气流短路现象。强迫风冷系统中风源的产生有两种方法:一是在舰船电子设备内部采用轴流风机抽风,以加速空气流量,利于电子器件的快速散热;二是在柜体本身开设多个通风孔,通过外部气源经通风孔鼓风,以达到散热的效果。

3.3 液体散热

液体散热系统的设计流程:确定散热方式―选择散热液―传热计算―确定散热流量和流速―选择热交换机―计算散热液的温差―确定二次散热的流量―计算热交换机中换热系数、传热面积,并对交换机进行结构设计―计算散热系统的阻力损失―选择泵和电机。在选择液体散热时,首选直接液体散热,如果达不到要求,可选择间接液体散热的方式。

3.4 各种散热方法的热流密度和体积功率密度

温升为40℃时,各种散热方法的热流密度和体积功率密度值如图1和图2所示。

图1 温升为40℃时的各种散热方法对应热流密度

图2 温升为40℃时各种散热方法对应体积功率密度

3.5 根据热流密度和温升的要求进行选择

按照图3关系进行散热方法的选择,适用于温升要求不同的各类设备的散热。

图3 温升要求不同的各类设备的散热

3.6 散热方法选择示例

一功耗300W的电子组件,将其安装在248mm×381mm×432mm的机箱里,在正常室温的空气中工作,是否需要对机箱采取特殊的散热措施?

体积功率密度:

热流密度:

由于很小,而值与图l中空气自然散热的最大热流密度比较接近,因此不需要采取特殊的散热方法,依靠空气的自然对流散热就可以了。若采用强迫风冷,热流密度为820W/m2时,可以将机箱表面积设计减小一半。

作为舰船上舱室外的设备,由于海上环境比较潮湿、酸性比较大;对设备内部的元器件腐蚀很严重,一般考虑密闭设计。一般在密闭设备的印制插件上加装导热板,使器件产生的热量通过导热板传到机壳上,然后通过机壳将热量散到机外。

作为舰船上舱室内的设备,一般采用“自然散热+强迫风冷”的组合方式。

4.舰船电子设备的自然散热设计

4.1 元器件热设计

印制板上的元器件散热,主要依靠传导提供一条从元器件到印制板的低热阻路径以带走元器件的热量,降低元器件的温升。

为了降低热阻,一般用导热硅胶将元器件直接粘到印制板上;安装大功率器件时,一般先用导热硅胶将其与散热型材粘接在一起然后再将一整体固定到印制板上;有大、小规模的集成电路混合安装的情况下,应尽量把大规模的集成电路放在散热气流的上游,小规模的放在下游,以使印制板上的器件温升趋于均匀。

4.2 印制板热设计

常用的PCB板为多层复合结构,多层板结构有利于PCB的散热;其法向和平行方向的导热性能差异很大,通常平行方向的导热能力要强于法向方向。为了增加PCB的导热能力,可采用铆接导热条进行散热。

由于印制板导线通电后温升过高,需选择厚一点的铜箔,同时增大铜箔表面积。对于双面装有器件的区域,为改善散热,可以在焊膏中掺入少量的细小铜料,以增加焊点高度,使器件与印制板间隙加大,增大对流散热的效果。金属化过孔时孔径、盘面大一些利于散热。大功耗的器件如无法避免需集中放置,则要将矮的元器件放在气流的上游,以保证冷却风量经过热耗集中区。

4.3 传导热设计

导热通路中的接触热阻是由于两个相互接触的面之间的贴合不完全,而是只有某些点接触所致。因此在降低表面粗糙度的同时适当增加两个接触面上的压力可以减小接触热阻。一般将发热量大的器件直接与安装底板刚性联接,通过底板将热量传导到机壳上。

4.4 结构热设计

采用自然散热的舰船电子设备机箱、机柜、显控台等热设计的主要任务是在保证设备承受外部各种电磁环境、机械应力的前提下,充分利用传导、对流、辐射,最大限度地把元器件产生的热量散发出去以保证设备正常可靠地工作。

具体设计要点如下:(1)舰船电子设备机箱在满足电磁兼容环境及结构强度要求的前提下,应尽量多开一些散热通风孔,以及通过箱体利用传导进行散热;(2)舰船电子设备机柜上发热量大的器件固定在底板上时与机壳之间应留有一定的散热空间,距离一般应大于35 mm,同时要靠近通风口安装,利用对流进行散热;(3)舰船电子设备机柜后盖板开孔以作为气流的通道,开孔的大小与散热空气进出流速相适应;遵循进出风口距离尽量远,且进风口在柜底,出风口在柜顶的原则;柜体与底座要刚性联接,接触面清洁、光滑、面积尽可能大;(4)舰船电子设备机柜柜体、显控台台体内外表面涂漆利用辐射降低内部器件的温度;(5)舰船电子设备机柜、显控台在利用轴流风机进行强迫风冷结构设计时,为避免气流回流,进风口面积应大于各分支风道截面积之和。

5.结束语

舰船电子设备的热设计是一项十分复杂的工作,有待解决的问题很多。在舰船电子设备的散热中,必须将元器件产生的热量从元器件传到最终散热体。为了使器件保持较低温度,必须使器件与最终散热体的热阻最小,提高工作可靠性,减少经济损失,这样才能保证舰船电子设备正常可靠地工作。

参考文献

[1]谢德仁.电子设备热设计[M].南京:东南大学出版社,1989.