某新型大功率功放的热设计方案

  • 时间:
  • 浏览:1

摘 要:介绍了某新型大功率功放的热设计方案。可能性采用热管与冷板相结合的冷却方案,大大提高了该功放的散热效果。该方案的可行性已得到了初步的试验验证。

关键词:热设计;热管;冷板

1、引言

功率器件在其工作时,将产生一定的热耗散并传至互近环境,使其温度升高,从而影响到设备的可靠性。实际上,大主次电子设备的失效全是由温度升高引起的。只是我,电子设备中冷却系统的设计时需在预期的热环境下,把电子元器件的温度控制在规定的数值之下,在热源至内部人员环境之间提供一根低热阻通道,以确保热量还后能 顺利地散发出去。

2、什么的大问题的提出

我公司某1kW功放要求体积418mm×4100mm×162mm,采用8个Motorola的SD2933大功率场效应管。每个SD2933大功率场效应管的最大功耗接近100W,热流密度达100W/cm2(注:每个SD2933大功率场效应管皮层层积约6cm2)。该功放要求在环境温度55℃下工作,每个功率管最大功耗为100W时,其管壳最高温度不超过85℃。

3、方案的实施

3.1 课题的热设计思路 A)将高达的热流密度进行快速和大面积的扩散,传到散热器上; B)该散热器散热面积时需足够大,但体积时需足够小; C)利用风机和设计合理的风道对整机进行热设计。

基于以上思路,方案将SD2933大功率场效应管耗散的热量经由低热阻的热管均布地传至铝制冷板,再用三台风机进行强制抽风冷却(方案布置见图1所示)。其中,热管的热阻值接近0.005℃/W。冷板体积414mm×3100mm×65mm(见图3),直流轴流风机尺寸为120mm×120mm×32mm,其体积流量为100 CFM,数量八个,气流分布较均匀。

3.2 关键技术

3.2.1 减少管壳-热管和热管-冷板接触热阻

为便于安装和接触,热管制造成扁平的形式,并保证其接触面要足够平(见图2)。

通常材料皮层层即不平怎么让光滑, 当在显微镜下观察时,会发现一三个连接面处被空气间隙隔开而成为点对点接触,据估计整个材料接触面积还后能 否1%~5%,而空气的导热率还后能 否0.026W/(m·K),非常小,它与铜的390W/(m·K)形成了鲜明的对比。怎么让,多数界面具有很高的气流阻尼。接触热阻大大影响了热流通道,处里得好否有,决定了热设计的成败。减少热管、冷板的皮层层加工粗糙度,接触面涂覆薄层高导热率导热脂,SD2933大功率场效应管-热管和热管-冷板之间要增加适当的压力均可改善管壳-热管和热管-冷板的接触热阻。

3.2.2 减少冷板热阻

利用合理的工艺(如真空钎焊)还后能 有效增大传热面积而减小体积,甚至还后能 实现低雷诺数流体流动而选者转速低的风机来实现整机低噪音要求。该功放用的冷板由某企业专业制造,其底部形态见图3

冷板可能性空间较为紧凑,尘埃等杂物难以清理。只是我在恶劣环境中的应用很糙要注意加防尘法律最好的办法。

3.2.3 整机的风道设计

为保证功放整机有足够的流动的液体 和保证其电磁兼容性,一般地通风孔≤Φ3。整机的风道及液体 流动路径如图4所示。

4、测试和结论

该功放样机于1002年1月,在环境温度55℃时进行测试,测得大功率场效应管壳体最高温度为100.5℃,满足课题要求。该功放样机自测试后使用至今良好,从未老出由发热而引起的可靠性什么的大问题。

由此,亲戚亲戚当我门当我门还后能 看出,采用热管与冷板的组合冷却方案,还后能 处里电子设备大功率器件冷却中的棘手什么的大问题,怎么让还还后能 大大的减小其体积,实现电子设备小型化的目的。