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DC/DC电源模块散热器的设计及热分析

  温度是影响电源电路可靠性的重要因素之一。高、低温及其循环会对大多数电子元器件产生严重影响。它会导致电子元器件的失效,进而造成电源整机的失效。多芯片模块(MCM)和高密度三维组装技术的出现使得电子设备的热流密度越来越高。科学合理地设计电子设备以满足其热性能的要求在设计中至关重要。热管具有一种高效的传热能力,配以合理散热鳍片,将提高散热器的散热效果。本文以数值传热理论为基础,通过3D设计软件Solidworks建立一套的散热器模型,并利用热流分析软EFD.Pro对进行热分析仿真技术研究。

  随着电子元器件的小型化、微小型化,集成电路的高集成化和微组装等的发展,元器件、组件的热流密度不断提高,热设计也正面临着严峻的挑战[1]。电源散热结构的好坏直接影响到电源系统能否长时间稳定工作。以传热学和流体力学为基础,结合电子设备的具体结构,设计合理高效的散热装置,辅以先进的热分析软件仿真研究,为电子设备创造出一个良好的工作环境,确保发热元器件以及电源系统在允许的温度下能够稳定可靠地工作。

  资料表明,为保证工作稳定性和延长使用寿命,芯片的最高温度不得超过85℃[2]。器件的工作温度每升高10℃,其失效率增加1倍[3]。为保证电子设备正常运行的安全性和长期运行的可靠性,采用适当、可靠的方法控制电子元器件的温度,使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度。

  电源模块热分析流程

  1)分析电源电路的布局结构,然后确定主要发热元器件。

  2)分析电源电路对应的热路,确定传热途径,绘出等效的热模型。

  3)利用Solidworks建立该电源散热器的3D模型,然后利用专业热仿真软件EFD.Pro,根据流体力学和数值传热学原理,结合实际的热边界条件,对建立的模型进行仿真模拟。

  4)对仿真结果进行分析。通过对模型进行仿真模拟,分析其模拟结果是否符合电源正常工作的要求。