密封式电子设备热设计及仿真研究

摘要

随着电子技术的迅速发展，尤其是自半导体技术问世以来，大功率、集成化的电子器件被广泛应用在电子设备中，使得电子设备的热流密度急剧增大，温度迅速升高。而高温是目前造成电子器件失效、设备故障的主要原因之一，严重影响了电子系统的可靠性。对于在恶劣环境中工作的电子设备，往往采用密封方式，高温对于该类设备造成的影响更为严重，对电子设备进行合理有效地散热设计已经成为保障其正常工作的关键。因此，对电子设备热分析、热设计技术进行研究，显得尤为重要。
　　论文对热分析、热设计技术进行了研究和分析，研究了目前常用的热分析方法及散热方式，对热分析的基本理论进行了研究，并针对密封式电子设备进行了热分析与热设计，提出了具体的散热方案并进行了仿真分析。
　　本文对电子设备的工况及热设计要求进行了研究，对主要的发热器件进行了分析并计算其耗散功率；对整机的初始模型进行了仿真分析，同时进行了整机热源分析及热电模拟网络分析；根据分析结果，确定了对主要发热器件安装热管散热器及导热板，对整机采取强迫风冷冷板的散热方案；建立了肋片传热的数学模型并进行推导，对肋片传热过程进行了数值模拟，分析了肋片尺寸对散热的影响，并结合专业热分析软件Flotherm中的优化模块对CPU肋片散热器进行了优化设计；对热管散热的原理进行了研究，设计了热管散热器并进行了仿真分析；对风冷冷板进行了研究，设计计算了风冷冷板的尺寸，并选择了风机的类型及型号，对风冷冷板进行了仿真分析；对DSP芯片、MOS管及整流器设计了导热板散热措施，并进行导热板的设计计算，通过导热板仿真分析对设计计算结果进行了验证；对机箱整体进行仿真分析，分析结果表明散热方案是可行的。

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第1章 绪论

1.1 论文研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文的研究内容

第2章 热设计基本理论与热分析方法

2.1 热分析的理论基础

2.2 热分析的数值模拟法

2.3 有限体积法求解温度场

2.4 热电模拟法及热设计步骤

2.5 本章小结

第3章 整机热源分析及散热方案确立

3.1 密封电子设备工况分析及主要发热器件功耗计算

3.2 机箱整体模型建立及热仿真分析

3.3 整机热源分析及热电模拟网络分析

3.4 密封式电子设备散热总体方案设计

3.5 本章小结

第4章 散热器的设计及优化仿真

4.1 肋片式散热器

4.2 肋片散热器的设计

4.3 热管的设计及仿真

4.4 本章小结

第5章 整机散热方案设计与仿真研究

5.1 冷板的设计

5.2 风机的选择

5.3 导热板设计及仿真分析

5.4 整机模型仿真分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢