某型功放模块散热设计研究

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1、某型功放模块散热设计研究摘要：人功率功放模块散热设计是通信产品中必须的一项技术，它在通讯系统可靠性设计屮占有重要的地位，是通讯系统屮的一个主要组成部分。在本文中，笔者将根据口己多年积累的经验，结合实际的设计工作，将探讨和分析利用Fluent公司开发的loepak热控分析软件对不同参数的功放散热进行数值模拟的技术，得出功放散热的最优设计参数，从而为技术设计人员提供了热设计方面的参考数据。关键词：数值模拟；结构参数；散热设计随着科学技术的不断发展，功放技术得到了长足的进步，功放模块的体积逐渐的缩小，功率密度却得到了很大的提高。在通信产品的设计中，优化热设计的主要任务

2、是通过正确、合理的空间布局，最人限度的使模块空间缩小，从而提高模块的功率密度。经过实践的总结我们知道，彩响模块散热效果的因素有：并联风扇Z间的间距；散热肋片间距和厚度；与功放模块配合的底板厚度；散热器与风扇间的距离等。一、热设计仿真设计对电子设备进行热场分布的分析和研究，是电子产品设计过程中的一个重要的环节。在实际的操作屮，设计人员耍根据热的传播方式和产生机理，采用科学合理的热设计方法，只有这样，才能保证电了设备在规定的温度范围内正常的运行。目前为止，应用比较广泛的电子冷却软件有Icepak和Flotherm,通过它们可以把电子产品的热效应分析放在产品的设计阶段

3、，从而解决了优化电子系统自然对流和强迫对流方案以及优化电子系统内部结构设计参数的问题。与Flotherm相比，Icepak具有以下几个特点:（一）采用ELUENT5的结算方法和非结构化网络技术，釆用TVD等高分辨率格式,保证了计算的精度。（二）采用非结构化的网格，把比较复杂的儿何外形转化为三维的六面体或四面体的非结构化网格结构，从而满足了现代电子产品设计中几何图形越來越复杂的需求。(三)它可以为电子产品的设计提供丰富的物理模型，通过物理模型可以模拟稳态、非稳态、湍流、层流、热辐射、热传导、混合对流、强迫对流、自然对流等现象。最近儿年，乂出现了新一代的热设计仿真软

4、件ICEPAK,它以有限体积法作为求解器，可以模拟真实的流速场、压力场、温度场，从而帮助设计师提高设计水平、优化设计方案、缩短项目研制周期、降低成本，在流体流动为重点的设计中，它更能发挥出有限体积法的便捷和优势。二、功放模块的散热设计与分析功放模块温度控制的主要功能是控制功率管的结温，在实际屮，大部分的厂家把器件的最高结温规定为90°C-150°Co在日常的操作小，通常会选用导热性好、重量轻的铝合金材料，由于底板的厚度会影响到热阻，进而影响到散热器底板的温度均匀性，根据国家相关的标准，在实际的应用中，我们一般会采用厚度为5-6mm的散热器底板，长度和宽度应该根据

5、设计的要求采用300mm和150mni的标准值，它的结构图如图1所示：d4图1：功放模块散热模型示意图在图1屮，dl代表散热肋片厚度；d2代表肋片间距；d3代表风扇出口与散热器的距离；d4代表并联风扇的间距。只有充分、全面、综合的考虑到以上的因素，才能够使散热器达到最佳的工作状态。(-)选取算例参数在本次的研究屮，我们选取了11组参数不同的结构来开展数值的模拟实验,如表1所示:参数组别dl(mm)d2(mm)d3(mm)d4(mm)155096255596355109645515965555116655513671.55596835596985596105359

6、61158596表1:结构参数表设计人员耍按照结构的模型来设置初始值和边界条件，同时要进行迭代计算。（二）分析设计结果F而是lcapack的计算结果:参数组别Tmax(度)Tmin(度)Tave(度)162.155556.440159.6148258.08253.95356.2766362.87959.102461.1837469.791667.769669.0148557.142853.879855.9092658.413953.798156.251759.286855.42475&244858.629954.514957.858960.047756.4388

7、58.46711058.943353.154757.12381168.27664.159266.4601表2：Lcapak计算结果1、如果其他参数不变，dl不同的情况下，当dl=5mm时计算结果是最理想的，具体的结果理想程度排序为Tmax9>Tmax7>Tmax8>Tmax6o曲此可以得出，肋片的厚度是存在一个最佳值的，厚度过人或过小都会对散热器产生不利的影响。2、如果其他参数不变，d2不同的情况下，当d2=5mm时计算结果是最理想的，具体的结果理想程度排序为Tmaxll>TmaxlO>Tmax2o当d2=3.5mm时，TmaxlO与Tmax2的计算结果和差不大

8、，两者相斧的值为1.48