电子产品散热设计方法
产品的热设计方法
介绍
为什么要进行热设计？
高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
介绍
热设计的目的
控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
在本次讲座中将学到那些内容
风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。
授课内容
风路的设计方法20分钟
产品的热设计计算方法40分钟
风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟
海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟
热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟
概述
风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。
产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。
风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。
海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。
热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。
热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。
风路设计方法
自然冷却的风路设计
设计要点
?机柜的后门(面板)不须开通风口。
?底部或侧面不能漏风。
?应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
?机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
?对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法
自然冷却的风路设计
设计案例
风路设计方法
自然冷却的风路设计
典型的自然冷机柜风道结构形式
风路设计方法
强迫冷却的风路设计
设计要点
?如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源.
?如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
?如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流
入散热器。
?进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
?风道的设计原则
风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；
尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；
风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；
风路设计方法
强迫冷却的风路设计
典型结构
风路设计方法
强迫冷却的风路设计
电源系统典型的风道结构-吹风方式
风路设计方法
热设计的基础理论
自然对流换热
大空间的自然对流换热
N u=C(G r.P r)n.
定性温度：t m=(t f+t w)/2
定型尺寸按及指数按下表选取
热设计的基础理论
自然对流换热
有限空间的自然对流换热
垂直封闭夹层的自然对流换热问题分为三种情况：
(1) 在夹层内冷热壁的两股流道边界层能够相互结合，形成环流；
(2) 夹层厚度δ与高度之比δ/h>0.3时，冷热的自然对流边界层不会相互干扰，也不会出现环流，
可按大空间自然对流换热计算方法分别计算冷热的自然对流换热；
(3) 冷热壁温差及厚度均较小，以厚度为定型尺寸的Gr=(Bg△t δ3)/υ3<2000时，通过夹层的热
量可按纯导热过程计算。
热设计的基础理论
自然对流换热
有限空间的自然对流换热
水平夹层的自然对流换热问题分为三种情况：
(1) 热面朝上，冷热面之间无流动发生，按导热计算；
(2) 热面朝下，对气体Gr.Pr<1700,按导热计算；
(3) 有限空间的自然对流换热方程式：
N
u =C(G
r
.P
r
)m(δ/h)n
定型尺寸为厚度δ，定性温度为冷热壁面的平均温度T
m =(t
w1
+t
w2
)
热设计的基础理论
流体受迫流动换热
管内受迫流动换热
管内受迫流动的特征表现为：流体流速、管子入口段及温度场等因素对换热的影响。
入口段：流体从进入管口开始需经历一段距离后管两侧的边界层才能够在管中心汇合，这时管断面流速分布及流动状态才达到定型。这段距离称为入口段。入口段管内流动换热系数是不稳定的，所以计算平均对流换热系数应对入口段进行修正。在紊流时，如果管长与管内径之比L/d>50则可忽略入口效应，实际上多属于此类情况。
管内受迫层流换热准则式：
N u=0.15R e0.33 P r0.43G r0.1(P r/P rw)0.25
管内受迫紊流换热准则式：
t w>t f N u=0.023R e0.8 P r0.4.
t w 热设计的基础理论 流体动力学基础 流量与断面平均流速 流量：单位时间内流过过流断面的流体数量。如数量以体积衡量称为体积流量Q；单位为m3/s(CFM)； 如数量用重量衡量称为重量流量G，单位为Kg/s。二者的关系为： G=γQ 断面平均流速：由于流体的粘性，过流断面上各点的流速分布不均匀，根据流量相等原则所确定的均匀流速称为断面平均流速。单位m/s(CFM) V＝Q/A 湿周与水力半径 湿周：过流断面上流体与固体壁面相接触的周界长度。用x表示，单位m。 水力半径：总流过过流断面面积A与湿周x之比称为水力半径，应符号R表示，单位M。 恒定流连续性方程 对不可压缩流体：V1A1=V2A2. 对可压缩流体：ρ1V1A1=ρ1V2A2 热设计的基础理论 流体动力学基础 恒定流能量方程 对理想流体：Z＋p/γ+v2/2g=常数 实际流体:由于粘性作为会引起流动阻力，流体阻力与流体流动方向相反作负功，使流体的总能量不断衰减，每个断面的Z＋p/y+v2/2g≠常数，假设流体从断面1到断面2的能量损失为h w，则元流的能量方程式为： Z1＋p1/γ+v12/2g＝Z2＋p2/γ+v22/2g＋h w 热设计的基础理论 流体动力学基础 流体流动的阻力:由于流体的粘性和固体边界的影响，使流体在流动过程中受到阻力，这个阻力称为流动阻力，可分为沿程阻力和局部阻力两种。 沿程阻力：在边界沿程不变的区域，流体沿全部流程的摩檫阻力。 局部阻力：在边界急剧变化的区域，如断面突然扩大或突然缩小、弯头等局部位置，是流体的流体状态发生急剧变化而产生的流动阻力。 层流、紊流与雷诺数 层流：流体质点互不混杂，有规则的层流运动。 R e=Vd e/ν<2300 层流 紊流：流体质点相互混杂，无规则的紊流运动。 显然层流状态下只存在粘性引起的摩檫阻力，而紊流状态下除摩檫阻力外还存在由于质点相互碰撞、混杂所造成的惯性阻力，因此紊流的阻力较层流阻力大的多。 R e=Vd e/ν<2300 紊流 热设计的基础理论 流体动力学基础 管内层流沿程阻力计算(达西公式) h f=λ(L/d e)(ρV2/2) λ－沿程阻力系数，λ＝64/Re 管内紊流沿程阻力计算 h f=λ(L/d e)(ρV2/2) λ＝f(R e，ε/d)，即紊流时沿程阻力系数不仅与雷诺数有关，还与相对粗糟度ε有关。尼古拉兹采用人工粗糟管进行试验得出了沿程阻力系数的经验公式： 紊流光滑区：4000 λ＝0.3164/R e0.25 热设计的基础理论 流体动力学基础 非园管道沿程阻力的计算 引入当量水力半径后所有园管的计算方法与公式均可适用非园管，只需把园管直径换成当量水力直径。 d e=4A/x 局部阻力 h j＝ξρV2/2 ξ－局部阻力系数 突然扩大：按小面积流速计算的局部阻力系数：ζ1＝(1-A1/A2) 按大面积流速计算的局部阻力系数：ζ2＝(1-A2/A1) 突然缩小：可从相关的资料中查阅经验值。 散热器的设计方法 散热器冷却方式的判据 对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。 散热器强迫风冷方式的判据 对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。 散热器的设计方法 散热器设计的步骤 通常散热器的设计分为三步 1:根据相关约束条件设计处轮廓图。 2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。 3:进行校核计算。 散热器的设计方法 自然冷却散热器的设计方法 考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。 自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。 自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。 由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。 散热器的设计方法 强迫冷却散热器的设计方法 在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。 增加散热器的齿片数。目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。 采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。 当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。 散热器的设计方法 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法 散热器的设计方法 在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法 散热器的设计方法 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较 散热器的设计方法 散热器的相似准则数及其应用方法 相似准则数的定义 散热器的设计方法 散热器的相似准则数及其应用方法 相似准则数的应用 散热器的设计方法 散热器的基板的优化方法 散热器的设计方法 不同风速下散热器齿间距选择方法 散热器的设计方法 不同风速下散热器齿间距选择方法 散热器的设计方法 优化散热器齿间距的经验公式及评估风速变化对热阻的影响的经验公式 散热器的设计方法 辐射换热的考虑原则 如果物体表面的温度低于50℃，可忽略颜色对辐射换热的影响。因为此时辐射波长相当长，处于不可见的红外区。而在红外区，一个良好的发射体也是一个良好的吸收体，发射率和吸收率与物体表面的颜色无关。 对于强迫风冷，由于散热表面的平均温度较低，一般可忽略辐射换热的贡献。 如果物体表面的温度低于50℃， 可不考虑辐射换热的影响。 辐射换热面积计算时，如表面 积不规则，应采用投影面积。 即沿表面各部分绷紧绳子求得 的就是这一投影面积，如图所示。辐射传热要求辐射表面必须彼此可见。 热设计的计算方法 冷却方式的选择方法 确定冷却方法的原则 在所有的冷却方法中应优先考虑自然冷却，只有在自然冷却无法满足散热要求时，才考虑其它冷却。 冷却方式的选择方法1:根据温升在40℃条件下各种冷却方式的热流密度或体积功率密度值的范围来确定冷却方式，具有一定的局限性，如图1所示。 热设计的计算方法 冷却方式的选择方法 冷却方式的选择方法2:根据热流密度与温升要求，按图2所示关系曲线选择，此方法适应于温升要求不同的各类设备的冷却 热设计的计算方法 冷却方式的选择方法 冷却方式的选择方法案例 某电子设备的功耗为300W，机壳的几何尺寸为248×381×432mm，在正常大气压下，若设备的允许温升为40℃，试问采用那种冷却方法比较合理？ 计算热流密度： q=300/2(2.48×2.2.48+2.48×4.32+2.2.81×4.32)=0.04W/cm2 根据图2查得，当△t=40℃，q=0.04W/cm2时，其交点正好落在自然冷却范围内，所有采用自然冷却方法就可以满足要求。 若设备的温升有严格限制，假设只允许10℃，由图2可以看出，需强迫风冷才能满足要求。 热设计的计算方法 机箱的热设计计算 密封机箱 W T=1.86(S s+4S t/3+2S b/2)Δt 1.25+4ζεT m3ΔT 对通风机箱 W T=1.86(S s+4S t/3+2S b/2)Δt 1.25+4ζεT m3ΔT+1000uAΔT 对强迫通风机箱 W T=1.86(S s+4S t/3+2S b/2)Δt 1.25+4ζεT m3ΔT+ 1000Q fΔT 热设计的计算方法 热设计的计算方法 自然冷却时进风口面积的计算 在机柜的前面板上开各种形式的通风孔或百叶窗，以增加空气对流，进风口的面积大小按下式计算：S in=Q/(7.4×10-5 H×Δt 1.5) s-通风口面积的大小，cm2 Q-机柜内总的散热量，W H-机柜的高度，cm，约模块高度的1.5-1.8倍， Δt=t2-t1－内部空气t2与外部空气温度t1之差，℃ 出风口面积为进风口面积的1.5-2倍 热设计的计算方法 强迫风冷出风口面积的计算 模块 有风扇端的通风面积: S fan=0.785(φin2－φhub2) 无风扇端的通风面积S=(1.1-1.5) S fan 系统 在后面板(后门)上与模块层对应的位置开通风口，通风口的面积大小应为： S＝(1.5-2.0)(N×S模块) N---每层模块的总数 S模块---每一个模块的进风面积 热设计的计算方法 通风面积计算的案例 [案例]铁道信号电源机柜模块及系统均为自然冷却，每层模块的散热量为360W，模块的高度为7U，进出口温差按20℃计算，机柜实际宽度为680mm，试计算每层进出风口的面积？ H按2倍模块的高度计算，即 H=2×7U=14U 进风口的面积按下式计算： S in =Q/(7.4×10-5×H×△t1.5) =360/(7.4×10-5×14 ×4.44×201.5)=875 cm2 进风口高度h 机柜的宽度按B=680mm计，则进风口的高度为： H=S in /B=875/68=128.7mm b 出风口面积S out S out =(1.5-2.0)S in =2×875=1750 cm2 热设计的计算方法 实际冷却风量的计算方法 q`=Q/(0.335△T) q`---实际所需的风量，M3/h Q----散热量，W △T-- 空气的温升，℃，一般为10－15℃。 确定风扇的型号经验公式： 按照1.5-2倍的裕量选择风扇的最大风量： q=(1.5-2)q` 按最大风量选择风扇型号。 热设计的计算方法 实际冷却风量的计算方法 案例：10K UPS主功率管部分的实际总损耗为800W，空气温升按15℃考虑，请选择合适的风扇。 实际所须风量为： q`=Q/(0.335△t)=800/(0.335×15)=159.2m3/h 按照2倍的裕量选择风扇的最大风量： q=2q`=2×159.2=318.4m3/h 下表风扇为可选型号 热设计的计算方法 型材散热器的计算 散热器的热阻 散热器的热阻是从大的方面包括三个部分。 R SA=R对+R导+ R辐 R 对 =1/（h c F1） F1--对流换热面积(m), h c–对流换热系数(w/m2.k) R辐--辐射换热热阻，对强迫风冷可忽略不计 对自然冷却R辐＝1/(4бεT m3) R导＝R基板＋R肋导 ＝δ/(λF2)+（(1/η）-1)R对流 λ--导热系数，w/m.h.℃ δ-- 散热器基板厚度(m) η-- 肋效率系数 F2--基板的导热面积(m) F2=0.785*(d+δ)2 d-发热器件的当量直径（m） 热设计的计算方法 型材散热器的计算 对流换热系数的计算 自然对流 垂直表面 h cs=1.414(△t/L)0.25，w/m.k 式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升，℃ L--散热表面的特征尺寸，取散热表面的高，m 水平表面，热表面朝上 h ct=1.322(△t/L)0.25，w/m.k 式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升，℃ L--散热表面的特征尺寸，取L＝2(长×宽)/(长＋宽)，m 水平表面，热表面朝下 h cb=0.661(△t/L)0.25，w/m.k 式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升，℃ L--散热表面的特征尺寸，取L＝2(长×宽)/(长＋宽)，m 热设计的计算方法 型材散热器的计算 对流换热系数的计算 强迫对流 层流R ef<105 h c＝(1.1-1.4) λ空气0.66R ef 0.5/L 湍流R ef>105 h c＝(1.1-1.4) λ空气0.032R ef 0.8/L 肋片效率 对直齿肋： η=th(mb)/(mb)) m=(2 h c/λδ0) δ0：肋片根部厚度(m) b. 肋高(m) 热设计的计算方法 型材散热器的计算 散热器的流阻计算 散热器的流阻包括沿程阻力损失及局部阻力损失 △P＝h f+h j =λf·L/d e·ρV22/2+ζρV22/2 λf --沿程阻力系数 L--流向长度(m) d e--当量水利直径(m)，d e=4A流通/湿周长 V--断面流速(m/s) 沿程阻力系数计算λf 层流区：Re=Vd/υ≤2300 λf=64/Re 紊统光滑区4000 υ--运动粘度系数（m2/s），从文献中查找 热设计的计算方法 型材散热器的计算 散热器的流阻计算 局面阻力系数ζ 突然扩大 按小面积流速计算的局部阻力系数：ζ 1＝(1-A 1 A 2 ) 按大面积流速计算的局部阻力系数：ζ 2＝(1-A 2 /A 1 ) 突然缩小 可从相关的资料中查阅经验值。 热设计的计算方法 型材散热器的计算 【案例】散热器DXC-616(天津铝合金厂编号)，截面图略，散热器的截面积为77.78cm2，周长为2.302m，单位长度的重量为21KG/m。风扇采用PAPST 4656Z ，风扇功率19W，最大风量为160m3/h，压头为70Pa. 风道阻力曲线的计算 入口面积：F in =0.785×D2 =0.785×0.1192=0.01116m2 流通面积：F f =F in -Fc=0.01116-0.007778=3.338×10-3m2 水力直径： d e ＝4F f /x=4×3.338×10-3/2.302=5.8×10-3m 由于风速较低，一般最大不会超过6m/s，雷诺数<2300，沿程阻力系数按下式计算：λ=64/R e ＝64 ν /Vd e 沿程阻力按下式计算： h f =λ(L/d e )(ρV2/2)=(64 ν/Vd e )(L/d e )(ρV2/2) =(64×16.96×10-6×0.24/(V×0.00582))(ρV2/2) =(8.07/V)(ρV2/2) 局部阻力按下式计算： h j ＝ξρV2/2 对于突然缩小，A 2/A 1 =0.003338/0.01116=0.3，查表得ξ＝0.38 总阻力损失 H=h f + h j =(0.38+8.07/V )(ρV2/2) 热设计的计算方法 型材散热器的计算 【案例】续 确定风扇的工作点 10KVA UPS 的选择风扇为PAPST 4656Z，我们把风道曲线与风扇的曲线进行叠加，其交点即为风扇的工作点，给工作点对应的风速为5m/s，压力为35Pa. 散热器的校核计算 雷诺数 R ef =V×L/ν=5×0.24/16.96×10-6=5.6604×104 努谢尔特数： N uf =0.66R ef 0.5=0.66(5.6604×104)0.5=157 对流换热系数：h c =1.4λN uf /L=21.7w/m.k m=(2 h c /λδ)0.5=9.82 ml=9.82×0.03=0.295，查得：η＝0.96 该散热器的最大散热量为（散热器台面温升按最大40℃考虑)： Q＝h c F△t η=460.4W 计算结果表面，散热器及风扇选型是合理的。 热设计的计算方法 冷板的计算方法 传热计算 确定空气流过冷板后的温升：t=Q/q m C p 确定定性温度 t f =(2t s +t 1 +t 2 )/4，冷板台面温度 t s 为假定值 设定冷板的宽度为b，则通道的横截面积为A c ，A c =b×A c0 p r 。 流体的质量流速和雷诺数 G=q m /A f Re=d e G/μ 根据雷诺数确定流体的状态(层流或紊流)， R e <1800, 层流， R e >105, 湍流 根据流体的状态(层流或紊流)计算考尔本数J R e <1800,层流 J=6/R e 0.98 R e >105,湍流 J=0.023/R e 0.2 也可以根据齿形及雷诺数从GJB/Z 27-92 图12－18查得 热设计的计算方法 冷板的计算方法 传热计算 计算冷板的换热系数： h= JGC p P r 2/3 计算肋片的效率 m=(2h/λδ)0.5，ηf=th(ml)/ml（也可以根据ml值查相应的图表得到肋片效率) 计算冷板的总效率：忽略盖板及底版的效率，总效率为： A＝A t +A r ＋A b， η ＝1－A r (1-η f )/A 计算传热单元数 NTU＝hη 0A/q m C p 计算冷板散热器的台面温度 t s =(e NTU t 2 -t 1 )/(e NTU-1) 热设计的计算方法 冷板的计算方法 流体流动阻力计算 计算流通面积与冷板横截面积之比 ζ=A f/A c 查空气进入冷板时入口的损失系数K c=f(Re,ζ)：根据雷诺数R e及ζ从GJB/Z 27-92 图12－16及图12－16 查摩擦系数f=f(Re,ζ)：根据雷诺数R e从GJB/Z 27-92 图12－18查得 计算流动阻力 △P＝G2[(K c+1-ζ2)+2(ρ2/ρ1-1)+f ρ1A/(A fρm)-(1-ζ2-K e)ρ1/ρ2]/(2ρ1) 热设计的计算方法 冷板的计算方法 判断准则 确定是否满足ts<[ts]，如果不满足，需增大换热面积或增大空气流量。 确定是否满足△P<[△P]，如果不满足，需减小冷板的阻力(如选择阻力较小的齿形、增大齿解决等)或重新选择压头较大的风扇 热设计的计算方法 冷板的计算方法 案例：10KVA UPS 冷板散热器，器件的损耗为870.5W，要求冷板散热器台面温升小于30℃(在40℃的环境温度下)。 冷板散热器的截面图略 梯形小通道面积：Ai=(3.8+2.6)×9.5/2=30.4mm2 每排有29个梯形小通道，共22排，n=29×22=638个 基板厚度为：9mm 总的流通面积A f =30.4×29×22=0.0193952 m2 冷板的横截面积A c=120×120×2=0.0288 m2 水力半径：d e=4A fi/х=4×30.4/(2×9.5+3.8+2.6)=4.787mm 热设计的计算方法 冷板的计算方法 【案例】续 确定风扇的工作点 R e=d e G/μ=d e q m/μA f 在40℃空气的物性参数为：μ＝19.1×10-6kg/m.s, ρ１＝1.12kg/m3 R e=(4.787×10-3×1.12×0.30483 q m1/(60×19.1×10-6×0.0193952) =6.831 q m1(q m1的单位为：CFM) ζ=A f/A c=0.0193952/0.0288=0.673 热设计的计算方法 冷板的计算方法 【案例】续 先忽略空气密度的变化,不同流量的流阻计算如下表所示: 我们把两个NMB4715的风扇流量相加，静压不变，得出两个风扇并联后的静压曲线，再把上表的数据绘制成风道曲线并与风扇静压曲线进行画在同一张图上，其交点即为风扇的工作点，即为(170CFM， 0.13in.H 2 O)，工作点对应的风速为4.14m/s。 热设计的计算方法 冷板的计算方法 【案例】续 空气流过冷板后的温升 空气口温度为40 ℃，ρ １＝1.12kg/m3，C p =1005.7J/kg. ℃ μ=19.1×10-6kg/m.s， P r =0.699 质量流量 q m =0.080231×1.12=0.08986kg/s △t= Q/q m C p =870.5/0.08986×1005.7=9.63℃ 定性温度： t f =(2t s +t 1 +t 2) = (2×80+40+49.63)/4=62.4 ℃ 按定性温度查物性得：ρ １＝1.06kg/m3，C p =1005.7J/kg.℃ μ=20.1×10-6kg/m.s，P r=0.696 换热系数 质量流速 G=q m /A f =4.14×1.12=4.64kg/m2.s 雷诺数 Re=d e G/μ=4.787×10-3×4.64/(20.1×10-6)=1105.1 层流 J=6/R e 0.98=6/1105.10.98=6.25×10-3 h= JGC p P r -2/3=6.25×10-3×4.64×1005.7×0.696-2/3 =37.14W/m2.℃ 肋片效率 m=(2h/λδ)0.5=(2×37.14/(180 ×0.001))0.5=20.3 ml=20.3×0.11=2.23 η f =th(ml)/ml=th(2.23)/2.23=0.433 传热单元数：NTU＝hη 0A/q m C p =37.14×0.433×3.241 =0.5772 冷板的表面温度： T s =(e NTU t 2 -t 1 )/(e NTU-1)=61.9 ℃<70℃ 冷板设计方案满足散热要求。 风扇的基本定律及噪音的评估方法 风扇定律 风扇的基本定律及噪音的评估方法 风扇的噪音问题 风扇产生的噪音与风扇的工作点或风量有直接关系，对于轴流风扇在大风量，低风压的区域噪音最小，对于离心风机在高风压，低风量的区域噪音最小，这和风扇的最佳工作区是吻合的。注意不要让风扇工作在高噪音区。 风扇进风口受阻挡所产生的 噪音比其出风口受阻挡产生 的噪音大好几倍，所以一般 应保证风扇进风口离阻挡物 至少30mm的距离，以免产生 额外的噪音。 对于风扇冷却的机柜，在标 准机房内噪音不得超过55dB， 在普通民房内不得超过65dB。 风扇的基本定律及噪音的评估方法 风扇的噪音问题 对于不得不采用大风量，高风压风扇从而产生较大噪音的情况，可以在机柜的进风口、出风口、前后门内侧、风扇框面板、侧板等处在不影响进风的条件下贴吸音材料，吸音效果较好的材料主要是多孔介质，如玻璃棉，厚度越厚越好。 有时由于没有合适的风机而选择了转速较高的风机，在保证设计风量的条件下，可以通过调整风机的电压或其他方式降低风扇的转速，从而降低风扇的噪音。相应的噪音降低变化按下式计算： N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) 风扇的基本定律及噪音的评估方法 风扇的噪音问题 【案例】：一电源模块采用一个轴流风扇进行冷却，为了有效抑止噪音，要求风扇只有在监控点的温度高于85℃才全速运转，其余情况风扇必须半速运转。已知风扇全速运转时转速为2000RMP，噪音为40db，求在半速运转时风扇的噪音为多少？如果已知全速运转时风扇的工作点为(50CFM,0.3IN.H2O)，试求风扇在半速运转时的工作点。 解：根据风扇定律 N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) ＝40＋50 log10 (1000/2000)＝24.9db P2 =P1 (RPM2/RPM1)2 ＝0.3(1000/2000)2=0.075 IN.H2O CFM2 = CFM1 (RPM2/RPM1) ＝50(1000/2000)=25CFM 海拔高度对热设计的影响及解决对策 海拔高度对自然冷却条件的热设计要求 对于自然对流，其传热机理是由于冷却空气吸热后其密度减小，迫使重力场中的空气上升而形成冷热空气的对流而产生热量传递。由于随着海拔高度的增加，空气的密度逐渐减小，空气上升的能力也就减少，自然对流换热的能力减弱。自然对流换热能力的变化最终体现在对流换热系数的变化上，根据美国斯坦伯格的经验公式，如果忽略空气温度的变化，可按下式计算海拔高度对自然对流的影响强弱。 hc(高空)＝hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面)0.5 =hc(海平面) (p高空/p海平面)0.5 hc(高空)，hc(海平面)－分别为高空及海平面的自然对流换热系数，W/m.k ρ高空，ρ海平面－分别为高空及海平面的空气密度，Kg/m3 p高空，p海平面－分别为高空及海平面的空气压力，帕斯卡 海拔高度对热设计的影响及解决对策 海拔高度对强迫冷却条件的热设计要求 海拔高度对强迫风冷影响的机理是由于随着海拔高度的增加，空气密度减小，质量流速减小，空气分子间碰撞的概率降低，对流换热能力减弱。同样，强迫对流换热随海拔高度的变化最终体现在对流换热系数的变化上，美国军用标准规定，低于5000米以下的高空，如果忽略空气温度的变化，可按下式计算海拔高度对强迫风冷换热影响的强弱。 层流：hc(高空)＝hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面)0.5 湍流：hc(高空)＝hc(海平面)(ρ高空/ ρ海平面)0.8 hc(高空)，hc(海平面)－分别为高空及海平面的强迫风冷对流换热系数，W/m.k p高空，p海平面－分别为高空及海平面的空气压力，帕斯卡 海拔高度对热设计的影响及解决对策 自然对流时的解决对策 预先计算出海拔高度对自然对流换热系数的影响大小，通过增加相应的对流换热面积来弥补高空换热能力的减弱，按下式计算： F对流(高空)＝F对流(海平面)/(ρ高空/ρ海平面)0.5 海拔高度对热设计的影响及解决对策 强迫对流时的解决对策 增大面积法 预先计算出海拔高度对自然对流换热系数的影响大小，通过增加相应的对流换热面积来弥补高空换热能力的减弱，按下式计算： F对流(高空)＝F对流(海平面)/(ρ高空/ρ海平面)0.5 提高风扇的转速 RPM2/RPM1＝ρ海平面/ρ高空 元器件工作结温的计算 元器件的工作结温计算 如果已知道散热器台面温度T s , 则器件的工作结温为： T j=T s+ P T×R th(j-s) R th(j-s) =R jc+R cs+R b R th(j-s)－器件结到散热器的热阻，℃/W。 R jc－器件结壳热阻，℃/W，从器件使用手册中查得 R cs-- 壳到散热器的热阻，即接触热阻, ℃/W，可根据从器件使用手册中查得的值乘以适当的系数得到。 R b- 绝缘垫片的热阻，℃/W，可绝缘垫片的数据资料中查得，无绝缘垫片时该项热阻为零。 如果已知散热器的热阻，环境温度，则器件的工作结温为： T j=T a+ P T×R th(j-a) R th(j-a) =R sa+R jc+R cs+R b R th(j-a)－器件结到环境的热阻，℃/W。 R sa－散热器热阻，℃/W 元器件工作结温的计算 元器件的工作结温计算 [案例1]30A模块中，输出二极管处散热器的台面温度为94.6 ℃，二极管的最大结温为175 ℃，结壳热阻为0.45 ℃/W，接触热阻为0.15 ℃/W，绝缘垫片的热阻为0.3 ℃/W，计算二极管的工作结温。 R js = R jc + R cs ＋R b =0.45+0.15+0.3=0.9℃/w Tj= T s +P d ×R js =94.6+44.2×0.9=134.4 ℃ [案例2]如把[案例1]中的二极管在一散热器中央，散热器的热阻为0.8 ℃/w，环境温度为40 ℃。 R js = R sa +R jc + R cs ＋R b =0.8+0.45+0.15+0.3=1.7℃/w T j=T a+ P T×R th(j-a).＝40＋44.2×1.7=115.2 ℃ 热仿真技术 为什么要进行热仿真分析？ 提高产品的性能及可靠性。 更快地将产品投放市场。 降低设计、生产和重复设计、生产的费用。 减少试验和测量的次数。 热仿真技术 仿真分析技术及软件介绍 电子设备热设计软件是基于计算传热学技术（NTS）和计算流体力学技术（CFD）发展电子设备散热设计辅助分析软件，它可以帮助热设计工程师验证、优化热设计方案，满足产品快速开发的需要，并可以显著降低产品验证热测试的工作量。 目前商业的热设计软件种类繁多，有基于有限体积法的Flotherm、I-deas、Ice-pack、Tas－Harvard thermal、Cool it、Betasoft，及基于有限元的Ansys等，其中Flotherm、I-deas、Ice-pack占据大部分的市场份额。 热仿真技术 仿真分析技术软件在产品开发的作用 对产品的温度场作出预测，使我们在进行产品设计开发时关注热点区域。 进行各种设计方案的优劣分析，得出最佳的设计方案。 对产品的风路进行优化，最大限度的提高散热效率。 任何先进的仿真软件已永远无法代替人，软件只是热设计人员所利用的工具之一。所以仿真软件结果的可靠性决定于热设计人员的经验及理论水平。 热仿真技术 A NSYS软件介绍 Ansys软件是由美国Ansys公司推出的多物理场有限元仿真分析软件，涉及结构、热、计算流体力学、声、电磁等学科，能够有效地进行各种场的线性和非线性计算及多种物理场相互影响的耦合分析。Structure 是该软件面向结构分析研究的专用模块。Flortran是该软件面向流场分析研究的专用模块。Thermal是其中面向热设计研究的专用模块。 热仿真技术 F lothermal 热分析软件介绍 Flotherm是英国的FLOMERICS公司开发的电子设备热设计软件，其最显著的特点是针对电子设备的组成结构，提供的热设计组件模型，根据这些组件模型可以快速的建立机柜、插框、单板、芯片、风扇、散热器等电子设备的各组成部分。 Flotherm软件基本上可以分为前处理、求解器和后处理三个部分。前处理包括Project Manager、Drawing Board和Flogate。Project Manager用于项目管理、物性参数、网格参数、计算参数的设定等；Drawing Board提供了一个可视化的建立机柜、插框、单板、芯片几何模型的界面和计算网格划分工具。通过在Project Manager和Drawing Board中的互动操作，就可以完成具体的建模工作。Flogate是一个数据接口模块，它可以把单板的装配图文件（IDF格式）导入Flotherm，直接完成单板的建模设计。求解器是Flosolve模块，它可以完成模型的瞬态和稳态温度场和流场计算。后处理部分包括Visulation、Flomotion 和Table，Visulation完成仿真计算结果的可视化显示；Flomotion除了也可以实现可视化显示外，还可以制作流场的动画显示；热分析模型的大量计算数据如某区域的平均温度、空气流量等可以通过Table模块查询。 热仿真技术 传统的热设计方法与仿真分析方法的比较 在操作流程上面的差异 传统的热设计方法利用设计者的经验确定出设计方案，然后利用经验公式进行估算，在通过试验进行验证，并根据试验结果进行优化。 仿真分析软件可以同时对多种设计方案的优劣进行分析比较，并能够确定出最佳的设计方案。如果软件使用者具有足够的热设计经验，则完全可以省略试验验证的环节。从而达到缩短设计周期的目的。 优缺点比较 热设计的发展趋势 电源模块的热设计发展趋势 一次电源模块的热设计发展趋势 随着电源模块功率密度的升高，热设计已逐渐成为瓶颈问题。传统的集中散热的方式(所有的功率管全部集中在一个散热器上)无法满足模块体积逐步减小的要求。分散式散热成为解决这一难题的主要技术。 二次电源模块热设计的发展趋势 二次电源模块正朝着高效率、超轻、超薄、高功率密度的方向发展。以OPENFRAME结构为代表的新一代模块，如图17所示，通过电路技术上的改进，提高了模块的工作效率，降低了模块的热损耗，同时功率器件及PCB耐温等级的提高，使得模块可以省掉金属或陶瓷底板，进而省掉了笨重的散热器，有效的节省了系统的可见，同时提高了模块抗震动的能力。 热设计的发展趋势 热设计的发展趋势 分散式散热技术 基本理念 热设计的发展趋势 分散式散热技术 优势 可以自由根据各部分的损耗大小来设计散热器，从而保证散热器的最佳化。 散热器可以自由置于最有利的通风位置，从而提高散热器的散热效率。 可以最大限度的发挥风扇的作用，提高了风扇的利用率。 由于散热器分散，部分区域的功率管可以省掉导热绝缘膜。 产品的功率密度可以达到很高。 劣势 由于各部分散热器已达到最佳化，散热器抗热冲击能力会减弱，应引起特别关注。 热设计的发展趋势 热管技术 什么叫热管？ 热管是一种具有高效导热性能的传热器件。它能够在热源与散热片间以较小的温差实现热传递，也可以在散热器基板表面实现等温以提高散热器的效率。 热管的发展史？ ?1942年前：简单的二相热虹吸管 J. Perkins及他的孙子L. P. Perkins发明并改进了―Perkins tube‖即热虹吸管——简单的重力热管。 ?1960~1970年：发明热管并成功应用于航天事业 1942~1944年，R. S. Gaugler提出了现代热管的原理，但未实际应用； 1963年，G. M. Grover再次提出了这一原理，并以热管命名； 六十年代，成功应用于空间飞行和原子反应堆； ?七十年代至今：热管在地面上各领域的应用蓬勃发展 主要型式：金属丝网/金属粉末烧结/轴向槽道 热设计的发展趋势 热管技术 热管的工作原理之二 热管技术 热管的工作原理之三－重力热管工作原理 热管技术 热管的形式 热设计的发展趋势 按热管的结构形状，可分为： 单管型热管 平板型热管 分离型（回路）热管 热设计的发展趋势 由于热管的特有结构，使它具有许多独特的性质，它的应用正是以这些特性为基础。 （一）良好的导热性： 导热方式： 热管——工质相变 铜、银——显热,自由电子,分子热运动 导热系数：倍 热设计的发展趋势 对实心铜棒：℃式中：A——铜棒的横截面积对于铜热管：如为10℃ 则热管的 式中：A——热管的当量横截面积 且这一比值随d0↓，l↑而增大。 热设计的发展趋势 热管正常工作时，内部处于汽液两相的平衡状态 ——Clausius-Clapeyron Eq. ——热管内蒸气由蒸发段流向冷凝段的压差 ——蒸发段与冷凝段间温差 因很小，所以也很小 但（）随Q的增加而增加，可用于对等温要求很高的黑体炉、等温炉等 热设计的发展趋势 热量： 即 热流密度： 所以 热设计的发展趋势 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术-热管的应用 热设计的发展趋势 热管技术 计算机CPU用热管散热器 热设计的发展趋势 热管技术 笔记本电脑用热管散热器及大功率IGBT用热管散热器 热设计的发展趋势 热管技术 Therma-Base? heat sinks 利用了热管的工作原理,但更符合大功率的散热方式, 传热效率较传统的型材散热器高。 散热器基板温度低使元器件的可靠性更高。 风扇尺寸或数量的减少可以有效降低成本。 风扇的可以以较低的运转速度使风扇的可靠性提高。 对冷却风量的需求减小可以降低系统的噪音。 散热器较轻可以减少振动损坏。 元器件的布局具有更大的灵活性。 热设计的发展趋势 热设计的发展趋势 热设计的发展趋势 热设计的发展趋势 热管技术 P hase plane 总结 回顾所学的内容 本课程详细讲述了风路的设计方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。 如何应用？ 大家在产品开发中遇到一般实际的热设计问题，都可以根据本课程讲述的方法解决。 题目自动调光灯的设计 姓名丁贺学号 0903130128 系（院）电子电气工程系 班级 P09电子信息 指导教师冯泽虎 二O一一年一月六日 摘要： 自动调光灯的安装、焊接及调试,能让我们了解电子产品的装配过程;掌握电子元器件的识别及质量检验;学习整机的装配工艺;培养动手能力。 关键词：自动调光灯的安装、调试、工作原理。 一、引言：有时侯我们自以为简单的事情,当做起来时才知道并不是我们想象的那么简单。任何一件事要做好都要掌握一定的技术，还必须具备一定的素质才能完成。要了解一项工种，掌握焊接和电子工艺的操作技术，光靠看书本和讲解是不行的。所谓实习就是要我们自己实际的去练习，去操作。要真正的把从书本的理论知识转到实际操作、实践中去。还有就是不能由着自己的性子来操作， 电路原理：利用电阻电容元件构成触发电路调光灯电路，交流电经过单相桥式整流电路变成直流触发电压，加在晶闸管的电极上，直到脉动经过滑动变阻器，电阻，向电容充电，当充至一定值时，晶闸管开通，灯泡发光，当双向晶闸管的电压过零时，晶闸管管断，不断重复以上过程，调节滑动变阻器改变电容的充电速率，所以改变晶闸管的导通角，从而灯泡正电流的有效值发生变化。 二、安装前的准备工作： 所需的基本工具：电烙铁（焊枪）、烙铁架、松香、万用表、镊子、偏口钳、螺丝刀。 焊接工艺要求: 1、在焊接之前要仔细的查看个元件的个数，以及用万能表测试个元件性能是否为良好的。2、要清楚的识别元件种类和作用3、在撤离电烙铁的同时要保证电路板不要晃动以免产生虚焊。4、在焊接三极管的时候要注意分清它的集电极、基础极和发射极。5、在焊接中要服从后级向前级安装，先小后大的原则。 焊接工艺实训的体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我最大的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短。 三、自动调光灯的电路方框图，电路图如下： 电子产品散热设计概述(doc 45页) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑 YEALINK 行业 dell 电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 三、散热设计的方法 1、冷却方式的选择 我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量 / 热通道面积。 按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如下图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。如温升40℃（纵轴），热流密度0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。 产品特点 工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性仿真工具，操作简便，易于掌握 支持所有PCB 环境下的设计文件 支持PCB 前仿真/后仿真分析 支持PCB 叠层结构、物理参数的提取与设定 支持各种传输线的阻抗规划与计算 支持反射、串扰、损耗、过孔效应及电磁兼容性分析 通过匹配向导为高速网络提供串行、并行及差分匹配等方案 支持多板分析，可对板间传输的信号进行反射、串扰及损耗分析 提供DDR/DDRII/USB/SATA/ PCIX 等多种 Design Kit HyperLynx ：工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性分析环境 概述 电子工程师们越来越深刻地体会到：即 使电路板（PCB ）上的信号在低至几十兆的 频率范围内工作，也会受到开关速度在纳秒 （ns ）级的高速芯片的影响而产生大量的信 号完整性（SI ）与电磁兼容性（EMC ）问题。 一个优秀的电路设计，往往因为PCB 布局布 线时某些高速信号处理不当而造成严重的过 冲/下冲、延时、串扰及辐射等问题，最终导 致产品设计的失败。 Mentor Graphics 公司的HyperLynx 软件是业界应用最为普遍的高速PCB 仿真工 具。它包含前仿真环境（LineSim ），后仿真环境（BoardSim ）及多板分析功能，可以帮助设计者对电路板上频率低至几十兆赫兹，高达千兆赫兹（GHz ）以上的网络进行信号完整性与电磁兼容性仿真分析，消除设计隐 患，提高设计一版成功率。 操作简洁、功能齐全的信号完整性与电磁兼 容性分析环境 对于大多数工程师而言，信号完整性与 电磁兼容性分析仅仅是产品设计流程中的一 个环节，在此环节采用的工具必须与整个流 程中的其他工具相兼容，且要保证工程师能 快速掌握工具，并将其应用于实际的设计工 作。否则，性能再好的软件也很难在工程实 践中得到广泛应用。 华扬公司工程计算举例： 客户要求 1)、项目名称：河南郑州太阳能集中热水工程； 2）、用水类型：全天 3）、用水量：3吨/天 4）、用水方式：落水式 5）、辅助能源：电加热 设计气象参数依据 1)、河南郑州在我国为二等太阳能辐照度地区。太阳辐射强度高，但总量大，年辐射总量为 16.41 MJ/m2.a。 2)、郑州地理纬度为34°43′，东经113°21′左右； 3)、郑州地区全年自来水水温在5-12℃之间。（设计取值8℃，春分时节）； 确定总用水量 人均用水当量参照给排水设计规范,如下表： 选择初始水温： 参照下表，采用设计冷水水温为8℃。 集热面积计算 将已知条件“用户设计用水量3吨，日平均辐射量16.41MJ/㎡，，设计热水温度为50℃，初始水温8℃。，太阳能保证率取0.5（系统要求全年使用）”等参数代入国家标准 GB 50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中 直接循环系统计算公式，集热面积c A 为： )1()(L cd T i end w w c J f t t C Q A ηη--= c A ——直接系统集热器采光面积，㎡； w Q ——日均用水量Kg ；3000L end t ——储水箱内水的终止温度（用水温度）；50℃ w C ——水的定压比热容，4.18 KJ/（㎏2℃）； i t —— 自来水的初始温度，8℃； t J ——集热器受热面上春分时节日辐照量，取16410KJ/m 2 f ——太阳能保证率，无量纲，0.5； cd η——集热器全日集热效率，无量纲， L η—管路及储水箱热损失率（按最寒冷季节取值），无量纲, 取0.3； 则： Ac＝Q W C W (t end - t i )f/J T η cd (1-η L )＝ 3000 ㎏34.18 KJ/㎏2℃3 (50℃-8℃)350%÷｛16410 KJ/㎡30.53(1-0.3)｝≈45.85㎡ 选择用全玻璃管联箱横插直接循环集热器，直径47*1500/每组50支（集热面积5.41，配水量300-500L平均每只管带6—10L）9组，从而提供3T热水，（即取每只带水箱水6.7L水箱水的容积。） 参数表 电子产品制造工艺论文 一、概述 电子产品制造工艺针对电子产品制造企业的技术发展及岗位需求，注重描写电子产品制造流程中的几个主要环节：装配、焊接、调试和质量控制，详细介绍电子制造业技能型人才应该掌握的基本知识；SMT工艺中的印刷、贴片、焊接(包括当前的工艺热点无铅焊接)、检测技术及相关工具(如ICT、AOI、BGA植球器等)的调试与使用；生产过程的防静电问题；作为检验人员应该熟悉的知识与方法；作为工艺人员编写工艺文件、管理技术档案的知识；为企业出口产品而参加各种认证的工作等。 二、电子工艺技术入门 （1）、主要介绍了电子工艺技术的基础知识，在研究电子整机产品制造过程中材料、设备方法、操作者和管理者这几个要素是电子工艺的基本特点，通常用“4m+m”来简化电子产品制造过程的基本要素。 （2）、了解电子工艺学具有涉及众多科学技术领域，形成时间较晚发展迅速的特点及我国电子工业的发展现状及其薄弱环节。 (3）、熟悉了电子产品工艺操作安全的知识，了解电子产品中电路板生产的基本流程如下： 1.生产设备 2.自动贴片 3.再流焊 4.自动插件 5.人工插件 6.波峰焊（浸焊） 7.手工补焊 8.修理 9.检验测试 10.包装 三、从工艺的角度认识电子元器件 通常说来，在电子行业，元件是指电阻器、电容器、电感器、接插件和开关等无源元件：器件是指晶体管、集成电路等有源元件。但在实际工作中，对两者不严格区别，统称电子元件即可。 ( 1)、通过本章的学习熟悉了解电子元器件的型号命名以及标注方法。通常电子元件的名称反映他们的种类、材料、特征、型号、生产序号及区别代号，并且能够表示出主要的电气参数。电子元器件的名称有字母和数字组成。而其型号和各种参数应当尽可能的在元器件的表面上标注出来。常用的标注方法有三种： 直标法： 把元器件的主要参数直接印制在元器件的表面上即直标法。这种方法直观，只能用于体积较大的元器件。例如：电阻器的表面上印有RXYC-50-T-1K5-+10%(-10%),表示其种类为耐潮披釉线绕可调电阻器，额定功率50W，阻值为1.5千欧，允许偏差为正负10%。 文字符号法： 电子产品的自然散热 在功率密度不高的电子产品中，如电子测量仪器、电子医疗仪器等，运用自然冷却技术比较多，且冷却成本低，可靠性高。电子产品自然冷却 的传热途径是产品内部电子元器件和印制板组装件通过 导热、对流和辐射等传向机壳，再由机壳通过对流和辐射 格热量传至周围介质(如空气、水)，使产品达到冷却的目 的，如图5—16所示为一个电源的通风孔。斯麦迪电子 为了增强电子产品自然冷却的能力，应从以下几个方 面进行认真设计：⑦改善产品内部电子元器件向机壳的传 热能力；②提高机完向外界的传热能力；⑤尽量降低传热 路径各个环节的热阻，形成一条低热阻热流通路，保证产 品在允许的温度范围内正常工作。 1．电子机箱机壳的热设计电子产品的机完是接收内部热量并将其散发到周围环境中去的一个重要组成部分 机壳的热设计在采用自然冷却降温的一些密闭式电子产品中显得格外重要。许多实验和 事实证明： 0增加机壳内外表面的黑度,开通风孔等，能降低电子元器件的温度 ②机壳内外表面高黑度的散效果比低黑度开通风孔的散热效果好; ③机壳两侧均为高黑度的散热效果优于只有一侧高黑度时的散热效果，提高外表面的黑度是降低机壳表面温度的有效方法; ④在机壳内外表面增加黑度的基础上, 合理地改进通风结构，加强冷却空气的对流、可以明显地降低产品内部的温度。 2．机壳通风扎的设置 在机壳上开通风孔是为了充分利用冷却空气的对流换热作用，通风孔的结构形式很多，可根据散热与电磁兼容性的要求综合考虑。 开设通风孔的基本堆则有： ①通风孔的开设要有利于气流形成有效的自然对流通道; ②由于气体受热后膨胀，一般情况下, 出风孔面积应稍大于进风孔面积； ③进风孔尽量对准发热元器件; 散热器设计的基本计算 一、概念 1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。在每个路径上，必定经过一些不同的介质， 热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。 热路电路 热耗P （W）电流V ab I （A） 温差△T=T1－T2 （℃）电压V ab=V a－V b（V） 热阻R th=△T/P （℃/ W）电阻R=V ab/I （Ω） 热阻串联R th=R th1＋R th2＋…电阻串联R=R1＋R2＋… 热阻并联1/R th=1/R th1＋1/R th2＋…电阻并联1/R=1/R1＋1/R2＋… 2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用—— 在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。 符号——Rth 单位——℃/W。 ?稳态热传递的热阻计算: R th= (T1－T2)/P T1——热源温度（无其他热源）（℃) T2——导热系统端点温度（℃) ?热路中材料热阻的计算: R th=L/(K·S) L——材料厚度（m) S——传热接触面积（m2) 3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所 传递的热量。 符号——K or λ单位——W／m-K， 铝合金10702261900平面 铝合金1050209硅胶垫佳日丰泰 5.0铝合金6063201矽胶套帽佳日丰泰 1.0铝合金6061160相变基膜佳日丰泰 1.4铝合金7075 130矽硅膜鑫鑫顺源0.9铁80导热膏KDS-2 0.84不锈钢17 空气 0.04 二、热设计的目标 1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（T jmax ） ?推荐：器件选型时应达到如下标准 民用等级：T jmax ≤150℃ 工业等级：T jmax ≤135℃军品等级：T jmax ≤125℃ 航天等级：T jmax ≤105℃ ?以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值 器件、内部环境、外壳： △T ≤60℃ 器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。三、计算 1、TO220封装＋散热器 1)结温计算?热路分析 热传递通道：管芯j →功率外壳c →散热器 s →环境空气a 热交换器设计计算 一、基本参数 管板与管箱法兰、壳程圆筒纸之间的连接方式为e 型 热交换器公称直径DN600，即D i =600mm 换热管规格φ38?2，L 0=3000mm 换热管根数n=92 管箱法兰采用整体非标法兰 管箱法兰/壳体法兰外直径D f =760mm 螺柱孔中心圆直径D b =715mm 壳体法兰密封面尺寸D 4=653mm 二、受压元件材料及数据 以下数据查自GB 150.2—2011； 管板、法兰材料：16Mn 锻件 NB/T 47008—2010 管板设计温度取 10℃ 查表9，在设计温度100℃下管板材料的许用应力： =t r σ][178Mpa （δ≤100mm ） 查表B.13，在设计温度100℃壳体/管箱法兰/管板材料的弹性模量： Mpa 197000 E E E p f f ===’’’ 壳程圆筒材料：Q345R GB 713 壳程圆筒的设计温度为壳程设计温度 查表2，在设计温度100℃下壳程圆筒材料的许用应力： =t c σ][189Mpa （3mm ＜δ≤16mm ） 查表B.13，在设计温度10℃下壳程圆筒材料的弹性模量Mpa 197000E s = 查表B.14在金属温度20℃~80℃范围内，壳程圆筒材料平均线膨胀系数： ℃） （α??=mm /mm 10137.15-s 管程圆筒材料：Q345R GB 713 管程圆筒的设计温度为壳程设计温度 按GB/T 151—2014 中7.4.6.1规定，管箱圆筒材料弹性模量，当管箱法兰采用长颈对焊法兰时，取管箱法兰的材料弹性模量，即Mpa 197000E h = 换热管材料：20号碳素钢管 GB 9948 换热管设计温度取100℃ 查表6，在设计温度100℃下换热管材料的许用应力Mpa 147σ][t t =（δ≤16mm ） 查表B.3，设计温度100℃下换热管材料的屈服强度Mpa 220R t eL =（δ≤16mm ） 姓名：张键班级：电子1202学号：201215034设计题目：红外防盗报警系统 一、设计意义： 随着社会经济的飞速发展和人民物质生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。随着流动人口迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，并且危害越来越严重，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求；人们迫切需要一种智能型的家庭安全防范报警系统，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，保证居民的生命财产不受损失。 目前，国内市场上的防盗报警器系统大部分是国外品牌，国内防盗报警器产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自于美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已 经非常成熟，产品功能稳定，性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。因此我做这个产品的目的在于，使每个人都能用上性价比好的产品，让更少的人受到财产的损失。 二、工作原理： 在门的边框上，安装红外对射管，用以检测是否有人通过。在门钥匙处有一个触发开关，用来判断是否是正常开门。当门钥匙没有打开，而且有人通过时，也就是非正常进入，红外对管没有检测到信号，输入高电平到单片机，单片机输出信号到蜂鸣器和红色的LED灯，同时LCD1602显示“W ARING!THE THIEF ARE COMING”,告诉用户有小偷闯入，提醒注意，只有通过按下复位开关警报才可以解除。当钥匙打开门，并且有人通过时，也就是正常开门，单片机输出信号到绿色LED灯上，同时LCD1602上显示“SAFETY WELCOME MASTER”告诉用户是正常开门，欢迎回来。 三、系统硬件设计： 1）关键器件介绍： 1.LCD1602简介: 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它是由若干个5x7或者5x11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间，有一个点距和行间的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602是指显示的内容为16*2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。 电子产品设计 实训报告 目录 一、实训目的 (3) 二、实训要求 (3) 三、实训环境 (3) 四、实训内容 (3) 1.电子元件的识别-------------------------------------- 3 ⑴数码管 (3) ⑵74LS48 (4) ⑶74LS160 (5) ⑷74LS00 (7) 2.手工焊接-------------------------------------------- 8 ⑴焊接的定义 (8) (2)锡焊材料 (8) (3)手工焊接操作要领 (9) (4)焊接方法9 (5)时分电路仿真图9 ( 6)产品实物图10 3安全常识-------------------------------------------- 10 ( 1 )操作安全10 4protel DXP 软件学习11 5 收获和体会------------------------- 12 一、实训目的 通过电子产品设计与制作 (实训)，系统地进行电子工程实践和技能训练，培养理论与实践相结合的能力，提高独立思考、分析和解决电子电路实际问题的能 力。同时，巩固、扩展电子元器件及电子产品安装专业知识；掌握产品维修和维护的基本方法，实现知识向能力的转化，提高实践动手能力。 实训要求 1、学会看图、识图，了解简单电子产品的实现过程。 2、能够自己安装、焊接和调试简单的电子电路产品并学会使用测量仪器测量电 路。 3、学会分析电路，排除电路故障的方法。学会记录和处理实验数据、说明实验 结果，撰写实验报告。 4、能够使用计算机进行印刷电路板的设计。 5、培养严谨的科学态度，耐心细致的工作作风和主动研究的探索精神。 三、实训环境 江西工业工程职业技术学院实验楼302 实验室（焊接室）实验楼401实验室（仿真室） 四、实训内容 （ 1）数码管 七段数码管一般由8 个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使用也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图所示。 数码显示管实物图 七段发光显示器结构（共阴共阳） （2）74LS48 74ls48 芯片是一种常见的七段数码管译码驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的衣些参数和应用技术等资料。 74ls48 引脚实物图 74ls48 逻辑功能表 （3）74LS160 同步十进制计数器74LS160作用：实现计时的功能，为脉冲分配器做好准备。 74LS160 结构和功能160 为十进制计数器，直接清零。简要说明:160 为可预置的十进制计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式, 其主要电器特性的典型值。 《电子产品设计》 设计报告 设计时间： 班级： 姓名： 报告页数： 广东工业大学课程设计报告 设计题目数字电子钟逻辑电路设计 学院 专业 班级 学号姓名 成绩评定_______ 教师签名_______ 打印采用A4纸 一、设计任务与要求 二、设计方案及比较（设计可行性分析） 三、系统设计总体思路 四、系统原理框图及工作原理分析 五、系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测 量 六、画出电路原理图及PCB图 七、产品制作及调试 八、实验结果和数据处理 九、结论（设计分析） 十、问题与讨论 数字电子钟逻辑电路设计 一、实验目的： 1、掌握数字钟的设计方法； 2、熟悉集成电路的使用方法。 二、设计任务和要求： 1、设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能的电子钟； 2、用中小规模集成电路组成电子钟； 3、画出框图和逻辑电路图，写出设计报告； 4、选做：①闹钟系统。②整点报时。③日历系统。 三、方案选择和论证： 1．分秒功能的实现：用两片74290组成60进制递增计数器 2.时功能的实现：用两片74290组成24进制递增计数器 3．定点报时：当分秒同时出现为0时，灯亮。 4.日历系统：月跟日分别用2片74192实现，月份就接成12进制，日则接成31进制，星期由1片74192组成7进制，从星期一至星期天。 四、方案的设计： 1、可调时钟模块： 秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。用两片74LS290做一个二十四进制, 输入计数脉冲CP加在CLKA’端，把QA与与CPLB’从外部连接起来，电路将对CP按照8421BCD码进行异步加法计数。通过反馈端，控制清零端清零，其中个位接成二进制形式，十位接成四进制形式。其电路图如下： 同理利用两片74290组成的六十进制计数器，如下图所示 堇查壁蔓ｉｊ三翌隧阉固电子产品散热技术最新发展（上） 最近几年ＬＳＩ、数码相机、移 动电话、笔记本电脑等电子产品． 不断朝高密度封装与多功能化方向发展．散热问题成为非常棘手的课题。ＬＳＩ等电子组件若未作妥善的散热处理．不但无法发挥ＬＳＩ的性能．严重时甚至会造成机器内部的热量暴增等。然而目前不论是ＬＳＩ组件厂商．或是下游的电子产品系统整合业者．对散热问题大多处于摸索不知所措的状态．有鉴于此．介绍一下国外各大公司散热对策的实际经验．深入探索散热技术今后的发展动向．是很有必要的＝．散热技术的变迁 如图１所示由于“漏电”问题使得ＬＳＩ的散热对策是系统整合的责任．这种传统观念正面临极大的变革。此处所谓的漏电是指晶体管（仃彻ｓｊｓ【ｏｒ）的ｓｏｕｒｃｅ与ｄｒａｉｎ之间．施加于ｌｅａｌ（电流的电源电压大晓而言。理论上ｌｅａｋ电力会随着温度上升不断增加．如果未有效抑制热量意味着１ｅａｌ【电力会引发更多的热量．造成１ｅａｋ电力持续上升恶性循环后果。 以Ｉｎｔｅｌ新推出的微处理器“ｎｉ唧ｐｒｏｃｅｓｓ）而言，它的消费电力之中６０％～７０％是属于１ｅａｋ电力＋一般认为未来１～２年ｌｅａｋ电力仍然扮演支配性角色。 图１电子组件散热对策的变化趋势 高弘毅 在此同时系统整合业者．由于 单位体积的热最不断膨胀．使 得如何将机器内部的热量排除 更是雪上加霜．因此系统整合 业者转因而要求ＬｓＩ组件厂商， 提供有效的散热对策参考模式， 事实上Ｉｍｅｌ已经察觉事态的严重 性，因此推出新型微处理器的 同时．还提供下游系统整合业 者有关ＬｓＩ散热设计的ｍｏｄｅｌ ｃａｓｅ．因此未来其他电子组件厂 商未来势必跟进。 如上所述ＬＳＩ等电子组件的散 热对策．成为电子业界高度嘱目 焦点．主要原因是电子产品性能 快速提升所造威。以往计算机与 数字家电业者大多忽视漏电电力 问题的存在．甚至采取增加电力 的手法补偿漏电电力造成的损失， Ｈ…１Ｕ¨ｏ『¨Ⅸ■｝ ◆以往：委由系统业者自行处理 今后：组件厂商夸力支持 可再啄■面ｉ而ｎ２２． 万方数据 冷凝器设计计算 冷凝器换热计算 第一部分：设计计算一、设计计算流程图 二、 设计计算（以HLR45S 为例） 1、已知参数 换热参数： 冷凝负荷：Q k =61000W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1=35℃ 冷凝器结构参数： 铜管排列方式：正三角形叉排 翅片型式：开窗片，亲水膜 铜管型式：光管 铜管水平间距：S 1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数 排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排 2、计算过程 1）冷凝器的几何参数计算 翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm 当量直径：) ()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U A d δδ-+---= =＝3.04 mm 单位长度翅片面积：32 2110/)4 (2－?- =f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m 单位长度翅片间管外表面积：310/)(－?-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：i t i t d f f f πβ==＝20.46 2）空气侧换热系数 迎面风速假定：f w ＝2.6 m/s 最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：t a1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：t a2＝43℃ 确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性： v f =17.5×10－6m 2/s ，λf =0.0264W/mK ，ρf =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =783.7 由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数 m eq eq n f f O d d C ??? ? ??= γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中： 362)( 103)( 000425.0)( 02315.0518.0eq eq eq d d d A γ γ γ -?-+-=＝0.1852 电子产品及生产流程概论论文 电子产品及生产流程概论主要讲了关于一些现代常用电子产品的分类，工作原理以及它们的生产流程。它包括计算机产品，通信类产品，广播电视及仪器仪表产品，电子器件产品，电子元件产品和集成电路等七大类。电子产品生产流程主要从材料准备，材料测试，SMT，装配与焊接，整机测试等几个方面来说明。课程以多媒体视频及PPT板书和实物观察及实物使用相结合的方式进行。其特点是实用性，简单性。作为市场营销专业非电类专业学生学习电子产品及生产流程概论其主要原因是可以借助一些现代常用电子 类产品的基本概念及理论以便今后更好地从事电子类销售。 电子产品是以电子元器件组成的产品统称。其分类主要有：雷达及无线导航，电子元器，通讯产品，电子设计加工，广播，电视设备，金融电子，数控设备，商业电子，仪器、仪表，电线等。 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三级管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。总之，技术进步从1916年开始生产电子管起，无线电工业经历了晶体管、电子管、集成电路、大规模和超大规模集成电路阶段。从1946年第一台电子计算机问世以来，计算机技术飞速进步，正在向巨型、微型、智能化和网络化方向发展。 应用范围广电子工业产品进入国民经济和人民生活水平的各个领域。知识、技术、资金密集；产品附加值高，经济效益好；已突破制造业的范围，形成了软件、服务、信息等新兴产业；许多国家都把电子工业的发展放在突出的位置，作为一个带头产业。而电子产品主要有6大发展趋势：1.微电子技术向系统集成方向发展。2.计算机技术向多媒体，智能化方向发展。3.网络技术向多业务，高性能和大容量方向发展。4.通信技术向宽带化，个性化，和综合化方向发展。5.软件技术网络化，智能化，软件无线互联技术实用化。 6.显示技术向大屏幕，平板方向发展。 下面就对5种常见电子产品做主要说明。 1)计算机类产品 计算机按构成元件经历的四个时代：第一代电子管计算机(1945-1956)，第二代晶体管计算机(1956-1963)，第三代集成电路计算机(1964-1971)，第四代大规模集成电路计算机(1971-现在)。随着大规模集成电路的迅速发展，计算机进入大发展时期。计算机可分为模拟计算机和数字计算机，数字计算机按用途又可分为专用计算机和通用计算机。通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机及单片机。这些类型之间的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。计算机类产品 目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15) 电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方 散热器的选型与计算 以7805 为例说明问题. 设I=350mA,Vin=12V, 则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封装的热阻θ JA=54℃/W,温升是132℃, 设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805 会断开输出. 正确的设计方法是: 首先确定最高的环境温度, 比如60℃, 查出7805 的最高结温TJMAX=125℃ , 那么允许的温升是65℃. 要求的热阻是65℃ /2.45W=26℃/W.再查7805 的热阻,TO-220 封装的热阻θ JA=54℃/W, 均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候, 应该加上4℃/W 的壳到散热片的热阻. 计算散热片应该具有的热阻也很简单, 与电阻的并联一样, 即 54//x=26,x=50 ℃/W.其实这个值非常大, 只要是个散热片即可满足. 散热器的计算: 总热阻RQj-a=(Tjmax-Ta)/Pd Tjmax : 芯组最大结温150℃ Ta : 环境温度85℃ Pd : 芯组最大功耗 Pd=输入功率- 输出功率 ={24×0.75+(-24) ×(-0.25)}-9.8 ×0.25 ×2 =5.5 ℃ /W 总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a, 其中包括结壳热阻RQj-C 和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻. 管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a 应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C 其中k:导热率铝为2.08 d: 散热器厚度cm A: 散热器面积cm2 C: 修正因子取1 按现有散热器考虑,d=1.0 A=17.6×7+17.6 ×1×13 算得散热器热阻RQd-a=4.1℃ /W, 散热器选择及散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算 任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散热措施，则管芯的温度可达到或超过允许的结温，器件将受到损坏。因此必须加散热装置，最常用的就是将功率器件安装在散热器上，利 XXXXXX产品 设计方案论证报告拟制： 审核： 批准： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX有限公司 年月日 （型号名称 3号黑体） 设计方案论证报告 1 线路设计（5号黑体） 1.1 引言（5号黑体） 瞬时中频频率（IIFM）测量组件是频率探测系统的关键部件之一，该组件完成对前端混频后的中频信号的频率的测量，直接决定了频率探测系统理论上的测频速度，精度和测量噪声指标。 1.2 项目来源及开发的意义（5号黑体） （含用途和使用范围。示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距） ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。 1.3 国内外同类产品大发展动向及技术水平（5号黑体） （示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距） 考察瞬时中频测频（IIFM）组件技术在最近二十年间发展动向，传统的模拟电路鉴频器和各种比较、积分式测频电路由于受线性度较差，响应较慢，受温度漂移、噪声干扰等外部影响较难消除等固有问题的困扰，已经被逐渐淘汰，同时，随着高速数字技术的发展，多种基于现代数字系统的频率测量方法速度已经大大提高，远超过了模拟方式提供的响应速度，而且线性度高，温漂、噪声干扰小，已成为当今IIFM技术的主流。 国外IIFM的报道具体指标多数比较模糊，代表性的有美国《Journal of Electronic Defense》 2002年报道的使用IIFM技术的IFM接收机，中频DC～30MHz，分辨率1KHz，测频时间约100nS。《Microwave Division》杂志2007年的报道，中频工作频段2～18GHz，测频时间最大400nS。国内相关研究近年较多，如2002年航天科工25所的报道，中频24～25MHz，测频时间1us，精度0.1Hz。2006年《电子测量技术》的报道，中频50～950MHz，测频时间最小400nS，误差约0.3MHz。 1.4 项目合同的技术指标要求（5号黑体） 1．工作频率70MHz±4MHz ，10.2M±1MHz 2．测频精度 2KHz，1KHz 3．测频速度 200nS 4．工作温度范围－40o C～85o C 1.5 样品解剖情况（5号黑体） （使用于仿制产品，正向设计产品略。示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距）a）样品电路原理图、基本工作原理及关键元器件的主要参数指标； b）样品主要技术指标（规范值，实测数据）； c）芯片照片、面积、版图极限尺寸（最小线宽、最小间距）及封装特点； d）样品电路工艺设计、线路设计、版图设计特点及其分析。 1.6 产品电路设计和版图设计方案（5号黑体） a）功能框图和详细单元电路图及工作原理； 电子产品设计 实训报告 院（系）：江西工院电子计算机系 专业：电气自动化班级：电气131班 学生姓名：刘群学号： 实训时间： 2014-5-24～2014－6－15 指导老师：舒为清张琴 提交时间： 2014-6-16 目录 一、实训目的 (3) 二、实训要求 (3) 三、实训环境 (3) 四、实训内容 (3) 1.电子元件的识别-----------------------------------------------------------3 (1)数码管 (3) (2)74LS48 (4) (3)74LS160 (5) (4)74LS00 (7) 2.手工焊接---------------------------------------------------------------------8 (1)焊接的定义 (8) (2)锡焊材料 (8) (3)手工焊接操作要领 (9) (4)焊接方法 (9) (5)时分电路仿真图 (9) （6）产品实物图 (10) 3安全常识----------------------------------------------------------------------10 （1）操作安全 (10) 4 protel DXP软件学习 (11) 5收获和体会-------------------------------------------------------------------12 一、实训目的 通过电子产品设计与制作（实训），系统地进行电子工程实践和技能训练，培养理论与实践相结合的能力，提高独立思考、分析和解决电子电路实际问题的能力。同时，巩固、扩展电子元器件及电子产品安装专业 知识；掌握产品维修和维护的基本方法，实现知识向能力的转化，提 高实践动手能力。 二、实训要求 1、学会看图、识图，了解简单电子产品的实现过程。 2、能够自己安装、焊接和调试简单的电子电路产品并学会使用测 量仪器测量电路。 3、学会分析电路，排除电路故障的方法。学会记录和处理实验数据、 说明实验结果，撰写实验报告。 4、能够使用计算机进行印刷电路板的设计。 壁挂散热器价格简化设计计算方法 一. 金旗舰散热量Q的计算 1.基本计算公式： Q=S×W×K×4.1868÷3600 （Kw） 式中： ①.Q —散热器散热量（KW）=发动机水套发热量×（1.1～1.3） ②.S —散热器散热面积（㎡）=散热器冷却管的表面积+2×散热带 的表面积。 ③.W —散热器进出水、进出风的算术或对数平均液气温差（℃）， 设计标准工况分为：60℃、55℃、45℃、35℃、25℃。它们分别对应散热器允许适用的不同环境大气压和自然温度工况条件。④.K —散热系数（Kcal/m.h.℃）。它对应关联为：散热器冷却管、散热带、钎焊材料选用的热传导性能质量的优劣；冷却管与散热带钎焊接合率的质量水平的优劣；产品内外表面焊接氧化质量水平的优劣；冷却管内水阻值（通水断面积与水流量的对应关联—水与金属的摩擦流体力学），散热带风阻值（散热带波数、波距、百叶窗开窗的翼宽、角度的对应关联—空气与金属的摩擦流体阻力学）质量水平的优劣。总体讲：K值是代表散热器综合质量水平的关键参数，它包容了散热器从经营管理理念、设计、工装设备、物料的选用、采购供应、制造管理控制全过程的综合质量水平。根据多年的经验以及 数据收集，铜软钎焊散热器的K值为：65～95 Kcal/m2.h.℃；改良的簿型双波浪带铜软钎焊散热器的K值为：85～105 Kcal/m2.h.℃；铝硬钎焊带电子风扇系统的散热器的K值为：120～150 Kcal/m2.h.℃。充分认识了解掌握利用K值的内涵，可科学合理的控制降低散热器的设计和制造成本。准确的K值需作散热器风洞试验来获取。 ⑤.4.1868和3600 —均为热能系数单位与热功率单位系数换算值⑥.发动机水套散热量=发动机台架性能检测获取或根据发动机升功 率、气门结构×经验单位系数值来获取。 二、计算程序及方法 1. 散热面积S（㎡） S=冷却管表面积F1+2×散热带表面积F2 F1={ [2×(冷却管宽－冷却管两端园孤半径)]+2π冷却管两端园孤半径}×冷却管有效长度×冷却管根数×10 F2=散热带一个波峰的展开长度×一根散热带的波峰数×散热带的 宽度×散热带的根数×2×10 2. 算术平均液气温差W（℃） W=[(进水温度+出水温度)÷2]-[(进风温度+出风温度)÷2] 常用标准工况散热器W值取60℃，55℃，增强型取45℃，35℃。这要根据散热器在什么工况环境使用条件下来选取。 3. 散热系数K电子产品设计报告
电子产品散热设计概述(doc 45页)
完整的电子产品设计流程
太阳能集热器的设计与计算
电子产品制造工艺论文
电子产品的自然散热
散热器设计的基本计算(最新整理)
热交换器设计计算
电子产品设计实验实验报告
电子产品设计
电子产品设计报告
电子产品散热技术最新发展(上)
冷凝器设计计算资料
电子产品论文
电子产品热设计
散热器的选型与计算..
电子产品设计方案论证报告
电子产品设计
散热器简化设计计算方法