电子设备热设计讲座_韩宁

为什么要掌握热设计技术

因为：
体积缩小，功率增加，热流密度急剧上升
热设计是器件、设备和系统可靠性设计的一项主要内容
散热问题是制约设备小型化的关键问题

课程具体章节

第一章电子设备热设计要求
第二章电子设备热分析方法
第三章冷却方法的选择
第四章电子元器件的热特性
第五章电子设备的自然冷却设计
第六章电子设备用肋片式散热器
第七章电子设备强迫空气冷却设计
第八章电子设备用冷板设计
第九章热电制冷器
第十章热管散热器的设计
第十一章电子设备的热性能评价
第十二章计算流体及传热分析
第十三章热设计实例

1.1 热设计基本要求
Ø 热设计应满足设备可靠性的要求
大多数电子元器件过早失效的主要原因是由于过应力（即电、热或机械应力）。电应力和热应力之间存在紧密的内在联系，减小电应力（降额）会使热应力得到相应的降低，从而提高器件的可靠性。如硅PNP型晶体管，其电应力比为0.3时，高温130℃的基本失效率为13.9×10-6h-1，而在25℃时的基本失效率为2.25×10-6h-1，高低温失效率之比为6:1。冷却系统的设计必须在预期的热环境下，把电子元器件的温度控制在规定的数值以下。
应根据所要求的设备可靠性和分配给每个元器件的失效率，利用元器件应力分析预计法，确定元器件的最高允许工作温度和功耗。

热设计应满足设备预期工作的热环境的要求
电子设备预期工作的热环境包括：
环境温度和压力（或高度）的极限值
环境温度和压力（或高度）的变化率
太阳或周围其它物体的辐射热载荷
可利用的热沉状况（包括：种类、温度、压力和湿度等）
冷却剂的种类、温度、压力和允许的压降

1.2 热设计应考虑的问题
Ø应对冷却方法进行权衡分析，使设备的寿命周期费用降至最低，而可用性最高
Ø热设计必须与维修性设计相结合，提高设备的可维修性
Ø设备中关键的部件或器件，即使在冷却系统某些部分遭到破坏或不工作的情况下，应具有继续工作的能力
Ø对于强迫空气冷却，冷却空气的入口应远离其它设备热空气的出口，以免过热
Ø舰船用电子设备，应避免在空气的露点温度以下工作；机载设备宜采用间接冷却