基于Icepak的吊舱环控热设计与研究北大核心CSCD

本文对某机载吊舱的散热进行了设计,分析了影响吊舱内部温度的因素,提出了一种新型的散热结构,针对密闭情况下吊舱内部温度情况,提高整机的散热能力,并使用热仿真软件ANSYS Icepak进行仿真分析,验证设计方案。结果表明,新型环控散热方案使得在恶劣环境温度为55℃时,吊舱内部负载芯片的稳态温度维持在83℃,满足设备工作温度的可靠性。     

大功率电源热设计及热仿真分析

针对某大功率电源短时工作模式应用需要,对其进行热设计及热仿真。对发热热源进行分析,基于传热基本原理和实际工况,选择流道散热的方法对电源进行散热。对电源结构布局和散热布局进行了一体化设计,确定了散热的流道和流向,并重点阐述了导热胶的选取和散热结构的安装设计。构建了液冷散热仿真模型和自然散热仿真模型,对所设计的散热结构进行热仿真分析。液冷热仿真结果表明：在1 L/min、 60℃、0.3 MPa水冷条件下,最高温度为76℃,流导压降为0.05 bar。自然散热仿真结果表明：在环境温度为60℃的条件下,各工况最高温度为83.87℃。液冷散热和自然散热实测结果表明温升分别为10和25℃,验证了热仿真的正确性。     

空间相机大功率热源散热设计

为解决复杂外热流下散热面难以确定的难题,基于散热面总到达外热流最小的设计原则,对空间相机大功率热源散热设计进行研究。首先,根据相机所处空间环境分析相机受到的外热流。接着,通过分析外热流与热源工作模式,采用在相机两侧设置辐射冷板散热并通过热管耦合的方式,增大了热源的散热效率,减小了辐射冷板的面积。最后,根据相机所处空间环境和采取的热控措施利用热仿真软件进行了热分析验证。仿真结果表明：可见光组件温度为-1.9℃～12.9℃,红外组件温度为1.7℃～10.5℃,制冷机热端温度为-12℃～0.3℃,制冷机压缩机温度为-11.3℃～21.3℃。满足温控指标要求,解决了复杂外热流下相机大功率热源的散热问题。     

自散热片式LED-COB光源

提出了一种自散热片式LED-COB光源结构。将LED芯片放置在6061铝合金基板侧面,该侧面加工有光学反光槽。整个基板既作为LED芯片的支架,又作为散热片。LED芯片与外界环境之间只有固晶胶一层热阻,大大提高了LED散热系统的散热效率。所设计的COB光源的功率为1~2 W、散热面积为30 cm2、质量为1.9 g。经过测试,在环境温度为25℃、功率1.92 W、发光面处于顶部的竖直放置的条件下,红外热像仪测得散热片上的最高温度为66.2℃,通过正向电压法测得LED芯片的结温为72.4℃。自散热片式COB-LED光源不仅能提高LED灯具的散热性能,同时还能降低LED灯具的系统成本。     

5寸车载高亮模组散热分析与应用

液晶模组在汽车上的应用越来越多,在追求更高品质体验的同时,对产品的信赖性提出了更高的要求。例如车载液晶显示屏对高亮的需求日益增大,高亮度必然导致显示屏的热量增加。为了研究散热片对模组散热的影响,本文基于5in车载产品研究了不同散热片设计对模组散热效果的影响,发现当散热片厚度、散热片间距、散热片高度均为为2mm,散热片数量为2片,设计倾角为45°时,可以降低模组温度5.84%。实验结果表明,散热面积是影响散热效果的最终因素,并提供了一种增大散热片散热面积的方法,对模组产品的散热具有重要的意义。     

工程设计中的热设计仿真

某野外工作设备,内部安装了大功率器件,而工作环境温度较高,为保证内部元器件和设备的热可靠性,热分析和热控制必不可少,热设计的优劣成为该设备结构设计的关键。介绍了在该产品设计中借助于Icepak热设计工具软件,通过热设计仿真,成功解决了散热问题的经过。并经过试验证明,热分析的结论与实际情况非常接近。     

激光通信器热设计与热试验

激光通信器作为一种先进的光通信的设备,通信容量大,传输速度快,具有广泛的应用前景。其对设备温度均匀性和稳定性要求高来保证通信质量,且转动关节在两个方位上转动来更大范围地获取信号,转动关节裸露在外空间,都给热设计带来挑战。针对激光通信器的工作特性和外部空间环境规律,采用主动和被动热控方法开展热设计,对转动关节热设计、大功率密度光学器件散热技术、 散热面和高精度控温设计方面进行了介绍。并根据热设计状态,设计了单机的热平衡试验,通过高低温热平衡试验对热设计方案进行验证。试验结果表明,设计方案合理可行,为后续转动高热流密度的载荷热设计提供借鉴思路。     

空间太阳望远镜热设计

针对空间太阳望远镜工作时间长、工作环境苛刻的热特点，在极端工况条件下对空间太阳望远镜本体框架和导行镜进行热设计。通过在高低温工况下进行有限元仿真分析与热平衡试验，对本体框架和导行镜热分析与热平衡试验结果进行了对比，其温度均控制在22 ℃，并且同一工况下各组件的温度波动均小于1 ℃，验证了热设计的正确性。同时本体框架与导行镜有限元仿真与热平衡试验在高温工况下的功耗差为1.2 W，低温工况下的功耗差为0.8 W，仿真分析和热平衡试验吻合，分析正确有效，保证了望远镜在复杂工作条件下的正常工作，为提高空间太阳望远镜本体模块与对日追踪光学系统的可靠性与热设计优化提供了理论依据。     

基于PDP扫描驱动芯片的LQFP封装热特性研究

研究了LQFP封装的96路等离子平板显示(PDP)扫描驱动芯片的封装热特性,利用有限元法对所建立的封装模型进行数值求解,并与实测结果进行比较,验证了模型求解的可靠性与准确性。研究表明,在集成电路封装设计中,增大散热基板面积、优化引线框架、提高封装热导率,对于散热性能的提高非常有效,而在外围设计中,增大印制电路板(PCB)有效覆铜面积、增加PCB有效过孔数、在芯片顶部添加散热片、加大空气流速都可使芯片散热能力显著增强。     

大气与真空下功率VDMOS散热特性研究

针对功率VDMOS真空下壳温显著升高的问题,对安装叉指形散热器的功率VDMOS进行了三维建模和温度场模拟分析,研究了其在大气与真空环境下的散热模型。真空环境下功率为10 W、散热片面积为278.42 cm2时,VDMOS壳温较大气下升高了89.8℃。找出了VDMOS大气及真空下壳温与工作功率及散热器表面积之间存在的关系,并进行了相应实验,利用公式计算出的器件壳温与实验壳温的最大差值,大气下不超过2℃、真空下不超过3℃,皆未超过5%,该公式可以作为功率VDMOS应用及热设计的参考依据。分析了真空环境下,功率VDMOS壳温显著升高的原因,并提出了改善措施。     

大功率LED照明的驱动和散热设计

对大功率LED光源的驱动电源和散热特性进行了分析。通过对大功率LED驱动电源的应用效率和光源热量产生、热源传导方式及热流特性的研究,提出了优化改进驱动电路设计和结构设计方法,在驱动电路设计中通过升/降压恒流电路、采用工频变压整流设计提高电源的利用率,降低电源耗热;在结构设计中通过优化改进翅片材质及界面材料、改进翅片结构、加装热管和均温板几种方式进一步提高散热效果,从而使产品的质量和性能得到全面提升。     

大功率电子设备结构热设计研究

大功率电子设备发热量大,其热设计的好坏直接影响系统的可靠性。针对大功率电子设备的热设计问题,介绍了一种实用的强迫风冷散热设计方法。以某工程大功率功放设备结构热设计为例,详细阐述了热设计方法的选择以及设计步骤和设计过程,并采用Icepak热分析软件对整机设计进行热设计仿真,给出合理优化的设计结果。经过高低温环境试验和工程实际应用验证,证明该设计方案有效可行。     

临近空间大功率电子设备的热设计

大功率电子设备发热量大,直接工作在恶劣的空间热环境,其热设计十分复杂.针对临近空间热环境特点,结合大功率电子设备工作模式及热控要求,采用热隔离、热控涂层、低热阻途径、提高换热效率等方法对其进行热设计.在此基础上用Icepak软件进行了热仿真,给出了合理优化的设计方案.临近空间环境模拟试验验证了热设计的正确性,对临近空间电子设备的热设计有一定的指导和借鉴作用.     

多层印制电路板热设计方法研究

电子器件高度集成化导致电路板级散热问题愈发严重,按以往粗放型设计方式无法满足需求。对多层印制电路板(PCB)进行热设计方法的研究,能准确剖析PCB热源演化机制,有助于快速控制其板级温度,提高电路板运行安全性能。通过对某产品波控单机的CPU功能电路板插件进行热设计及仿真分析,结果表明所提方法能够有效降低印制电路板级温度,具有较好的实用性。     

基于ICEPAK软件的电子方舱热设计

随着电子系统的发展,系统集成化程度的不断加剧,由此引发的散热问题越来越多。针对系统级热设计研究较少的情况,研究电子方舱的热设计问题有着重要意义。结合工程实践介绍了电子方舱系统的总体设计方案,对方舱热源进行分析,提出了热问题,并给出了解决方案,运用ICEPAK软件对系统进行建模仿真,仿真结果和实际应用情况的对比分析,显示出设计阶段预分析的有效性。     

GaN HEMT器件稳态热特性试验研究

大功率GaN HEMT器件在工作时较高的热流密度引发器件高温,而高温会显著影响器件性能及可靠性.从不同器件结构设计出发,结合器件热量传递理论,建立了器件热阻模型;采用高速红外热像仪试验分析了器件结构对GaN HEMT器件稳态热特性的影响,定量给出了不同总栅宽、不同单指栅宽、不同栅间距在不同功率密度下的稳态温升.相关结果...     

基于TASPCB的PCB热分析、热设计技术探讨

简要地介绍了电子产品热分析、热设计的重要性及其方法的发展。重点介绍基于TASPCB环境下的电子元器件热模型的建立方法和电子元器件热功耗评估技术,并给出典型PCB热设计的实例,提出电子产品PCB设计的热设计优化措施。     

Soft Composite Gels with High Toughness and Low Thermal Resistance through Lengthening Polymer Strands and Controlling Filler

Soft gels with high toughness have drawn tremendous attention recently due to their potential applications in flexible electronic fields. The miniaturization and high-power density of electronic devices require soft gels with both high toughness and low thermal resistance; however, it is difficult to achieve these properties simultaneously. Herein, a simple design strategy is reported for constructing soft (high stretchability of 6.91 and low Young's modulus of 340 kPa), tough (4741.48 J m⁻²) and thermal conductive (low thermal resistance of 0.14 cm² K W⁻¹, under 10 psi pressure) polydimethylsiloxane/aluminum composite gel. This is realized by precisely lengthening polymer strands between the chemical cross-linked points and controlling the aluminum content in the composite gels. The symbiosis of this combination involves: lengthening the polymer strands facilitates its unfolding to increase the softness and intrinsic toughness; the thermally conductive spherical aluminum enables low thermal resistance and increases the intrinsic toughness and stress dissipation. By utilizing this gel as a thermal interface material, effective heat dissipation is demonstrated in electronic devices operating under high-power conditions over numerous cycles. These results demonstrate the application potential of composite gels in meeting the performance maintenance and heat dissipation, which are needed for modern electronic devices.     

功率器件热设计及散热器的优化设计

功率器件是电子设备中的关键器件,发热量大,其热设计的好坏直接影响系统的可靠性.本文从使用角度介绍了功率器件的热设计及散热器的优化设计方法,开发了相应的设计软件,并结合实例进行分析,验证了研究方法的有效性.