全封闭式高功率密度通讯电源的散热设计

摘要

为适应通讯产品的高速发展的需要，通讯电源也朝着大功率、高密度、高可靠性方向发展。高功率密度是通讯电源发展的方向之一，而要想提高电源功率密度无非三个方面：其一是采用先进的电路拓朴和转换技术，实现大功率低损耗；其二是减小各部件体积并利用紧凑型工艺结构；其三是改进热设计，使高功率密度条件下达成散热平衡成为可能。而随着电源的体积越来越小，功率密度越来越大，高温已成为影响通讯电源可靠性的最重要的因素。因此通过热设计尽可能减少电源内部产生的热量，选择合理的散热方式已成为通讯电源散热设计的基本任务。
　　本文通过在实际工作中对一种全密封高功率密度通讯电源模块的散热设计来研究全封闭式通讯电源的散热设计。根据传热学原理，在产品设计阶段对大功率元件进行合理的布局，设计合理的传热工艺结构。通过计算机辅助热分析软件FLOTHERM的数值模拟方法来进行热仿真分析，并根据仿真结果进行设计优化。然后通过实验验证优化设计的正确性。本文研究的内容主要包括以下几个方面：
　　因该电源为全密封的，电源内部产生的热量需要通过机壳散热。根据散热片的设计原理合理的选择机壳材料，合理的设计散热片的厚度和鳍片的数量。在PCBA的布置上要充分考虑该电源的特殊性，所有的功率元件都要尽量靠边摆放，针对不同尺寸的功率元件设计合理的散热方式。对于小尺寸功率元件如MOSFET，因其体积小、功率大，要选择导热性能更好的Sil-Pad与散热片接触散热。对于大尺寸功率元件如变压器，因其不规则性，采用灌胶工艺以增大其散热面积，采用接触性能良好的高分子绝缘导热材料以减少其传热热阻。
　　使用FLOTHERM对产品的散热设计进行热仿真分析。根据有限元理论合理的进行网格划分和参数设置，以期得到更加精确的结果。根据仿真结果进行设计优化。对优化设计方案进行热仿真分析，选择最佳的散热设计方案，使设计的电源具有高可靠性、更易于生产和维护。最后通过实验证明利用FLOTHERM做热仿真分析可以得到很精确的结果。

目录

全封闭式高功率密度通讯电源的散热设计

THERMAL DESIGN FOR SEALED HIGH POWER DENSITY TELECOM POWER

摘要

Abstract

目 录

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.1.1 课题的来源

1.1.2 课题研究的目的和意义

1.2 通讯电源的发展趋势简介

1.2.1 通讯电源简介

1.2.2 通讯电源的发展趋势

1.3 国内外对于通讯电源散热问题的研究

1.3.1 国内外对于通讯电源散热问题的研究现状

1.3.2 国内外热仿真技术现状分析

1.4 本文主要研究内容

第二章 通讯电源模块的结构设计

2.1 引言

2.2 散热设计原理

2.3 通讯电源的散热结构设计

2.3.1 散热片的设计

2.3.2 通讯电源的PCBA结构设计

2.3.3 大功率器件的散热设计

2.4 本章小结

第三章 热仿真分析及设计改进

3.1 引言

3.2 热分析原理

3.3 建模与仿真分析

3.3.1 建模与参数设置

3.3.2 网格划分与运行

3.3.3 求解结果与后处理

3.4 优化设计

3.4.1 散热设计优化

3.4.2 对改进后的设计进行热仿真分析

3.5 本章小结

第四章 样机实验验证

4.1 引言

4.2 样机组装

4.3 样机散热性能测试

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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