電子設備熱設計6課件

電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻在一些電子設備中，存在大、中功率的集中熱源或功率密度很高的組裝部件。如寬頻帶發(fā)射機的發(fā)射管，其單個耗散功率都在千瓦以上；又如在計算機等一些高組裝密度的電子設備中，每塊印制電路板上整齊地安裝了許多集成電路組件，雖然各元件的功耗不大，但因集成度高，功率密度也很高。對上述兩種情況的散熱，用自然對流散熱的方式難于滿足要求，大多采用強迫空氣冷卻的方法來實現(xiàn)控制設備溫升的目的。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式（1）單個電子元器件的強迫空氣冷卻在整機機柜中只有單個電子器件需要冷卻時，例如雷達發(fā)射機中的大功率磁控管、行波管、調制管、阻尼二極管等需要集中風冷，其散熱計算可以根據(jù)發(fā)熱器件結構形狀和氣流流動方向與發(fā)熱器件的相應關系，實際工程中常常利用實驗的方法確定其散熱形式。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式（1）單個電子元器件的強迫空氣冷卻為了提高冷卻效果，一般要設計一個專用風道，把發(fā)熱器件裝入風道內。氣流沿發(fā)熱器件軸線流動，因為有風道，為保證氣流在環(huán)行間隙通道中呈湍流狀態(tài)，必須設計一個比較適合的間隙?？諝馊肟诔轱L機空氣出口密封機柜空氣入口空氣出口抽風機整機抽風冷卻電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式（2）整機抽風冷卻抽風冷卻主要適用于熱量比較分散的整機或機箱。熱量經(jīng)專門的風道直接排到設備周圍的大氣中。抽風的特點是風量大，風壓小，各部分風量比較均勻。因此，整機抽風冷卻常用在機柜中各單元熱量分布比較均勻，各元件需冷卻表面的風阻較小的情況。由于熱空氣的密度較小，具有浮升力，因此抽風機一般都安裝在機柜頂部或上側面，出風口面向設備周圍的大氣。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式（2）整機抽風冷卻當各單元有熱敏元件時，就需要有專用的抽風管道。此時，上下各單元互不通氣，如圖(b)所示。為防止灰塵吸人，可在進風口處裝濾塵裝置。

當機柜中部或頂部各單元需要風冷，但沒有熱敏元件時，可不采用專用抽風管道的形式。為了便于氣流流通，機柜底板以及中層各底板均需要開孔，開槽。為防止氣流短路，只允許在機柜底側開百葉窗或通風孔等。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式（3）整機鼓風冷卻整機鼓風冷卻也可以分為有鼓風管道和無鼓風管道兩種形式。整機鼓風的特點是風壓大，風量比較集中。整機鼓風冷卻通常用在單元內熱量分布不均勻，各單元需要專門風道冷卻，風阻較大，元件較多的情況下。

整機鼓風冷卻建議采用有風管的形式，這樣便于控制各單元的風量。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式一般在強迫風冷時，輻射與自然對流散熱量約占總散熱量的10％左右。

電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式一些大型電子設備(如計算機、載波通訊機等)，采用了大量的印制電路板。為了提高電子線路對電磁干擾的屏蔽能力，常常把印制電路板裝在一個用金屬板件制成的密封小盒內，元件產(chǎn)生的熱量通過盒內的對流、導熱和輻射，傳給盒壁，再由盒壁傳到冷卻空氣，如圖所示。印制電路板上的電子元件安裝高度相差比較大時，應保證最高元件與屏蔽盒內壁之間的間隙不小于23mm，否則將影響盒子內部的自然對流。

電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式有的電子設備，強迫通風時潮濕空氣將影響印制電路板的電氣性能。因此，它們的技術條件規(guī)定，不允許冷卻空氣直接與電子元器件或電子線路接觸，冷卻空氣通過由電子機箱壁形成的熱交換器，或通過由印制電路板背靠背形成的空心冷卻空氣通道，如圖所示。印制電路板用金屬板或導熱條作為導熱材料，這樣可以縮短從電子元件至冷卻空氣的熱流路徑長度，減小元件的溫升。印制電路板上元件的引線不宜伸人空心通道，以免增加風阻。進風道出風道插座引線處底板PCB電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻的基本形式空心印制電路板風冷設計的主要問題是密封。要保證冷卻空氣不從印制電路板通道上泄露，有三種常用的密封方法：錐形印制電路板邊緣與軟的密封墊界面接觸形成密封結構；搭接界面，以密封墊密封印制電路板端邊的外表面，如圖所示；將有通道的印制電路板重疊在一起，四角用四個螺栓夾緊，印制電路板之間用。O形密封圈進行密封，如圖所示。

電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻2.通風管道壓力損失及結構設計

沿程阻力適當縮短管道長度，增加管道直徑

局部阻力損失1.50.10.530.150.05電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻2.通風管道結構設計對于有專門通風管道的強迫通風系統(tǒng)，正確地設計和安裝通風管道對散熱效果有較大的影響。通風管道設計應注意以下幾個問題：通風管道應盡量短，縮短管道長度可以降低風道的阻力損失，制造和安裝也簡單。避免采用急劇彎曲的管道，以減少局部阻力損失。(3)避免管道驟然擴展或驟然收縮。擴展的張角不得超過20°，收縮的錐角不得大于60°。(4)為了獲得最大的空氣輸送能力，應盡量使矩形管道接近于正方形，矩形管道長邊與短邊之比不得大于6：1。

電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻3.其他因素的影響

(1)元件的排列件的排列應交叉進行，這樣可以增強氣流的湍流程度，提高散熱效果。對于集成元件較多的印制電路板，可考慮在集成元件之間加湍流器，以提高氣流的湍流程度。若為多塊印制電路板組件，板與板之間應保留13mm左右的間距。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻3.其他因素的影響

(2)熱源位置熱敏元件應安置在氣流的上游，發(fā)熱量大的元件、耐熱性能好的元件可安置在氣流的下游。電子設備熱設計電子設備的強迫空氣冷卻3.其他因素的影響

(3)漏風的影響大型機柜在強迫風冷時，機柜的漏風將直接影響其散熱效果。密封情況，風機的安裝位置對