基于ICEPAK软件的某高功放设备散热方式的改进分析.pdf

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1、·现代设计与先进制造技术·邵科峰基于ICEPAK软件的某高功放设备散热方式的⋯⋯35基于ICEPAK软件的某高功放设备散热方式的改进分析邵科峰(中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州450005)摘要：高功放设备的散热是功放设备是否能正常工作的重要条件，也是高功放设备设计的难点之一。为了提高某高功放设备的散热效果，采用使用纯铜材料取代铝合金材料和在空气冷板中安装热管2种方法，并基于ICEPAK软件对某高功放设备的原散热方式和改进后的散热方式进行了建模和仿真计算，仿真计算的结果表明，改进措施有效，

2、明显提高了散热的效果。关键词：高功放设备；散热；热管；ICEPAK软件；仿真计算中图分类号：TK123文献标识码：A文章编号：1672—1616(2011)15—0035一O3在功率放大电路中，给负载输送功率的同时，管子本身也要消耗一部分功率。管子消耗的功率直接表现在使管子的结温升高。当结温升高到一定程度以后，就会使管子损坏⋯1。因此，功放器件的散热是高功放设备散热的核心问题，散热方式的正确选择直接决定功放设备能否正常工作、工作效率高低和寿命长短。某高功放设备需要改进散热能力，降低功放器件温度，考虑到

3、可使用铜质材料代替铝质材料和使图1高功放结构形式用热管2种方法来实现，文中使用ICEPAK软件对该高功放的原散热方式和改进后的散热方式进行了仿真计算，比较分析结果，结论为改进方法效果明显。1原设备情况图2冷板结构形式该功放设备的结构形式如图1所示，功放器件先装在铝质屏蔽盒内再装到冷板上，电源模块安装在冷板另一侧的表面，冷板和风机之间设置了风2原设备散热模型和改进后的散热道，设备的总热耗是792．5W，环境温度40℃，功放模型的仿真计算器件底面最高温度85℃。传热学_2_中热阻的概念为传输单位热量Q冷板

4、的结构如图2所示，外形尺寸为360ram×(W)所需温差AT(℃)，即：90mm×380mm，材料为铝合金。R=AT／Q风机的参数：外形尺寸为ll9mm×ll9mm×铜的导热系数为388W／(m·K)E3j，铝的导热38ram；性能参数如图3中曲线4所示。系数为234W／(1"13-·K)E4J，仅为铜的60％左右，另收稿日期：2011—05—11作者简介i邵科峰(1978一)，男，河南灵宝人，中国电子科技集团公司第二十七研究所工程师，主要研究方向为功放技术。2011年8月中国制造业信息化第40卷第1

5、5期至此，需要对3种散热模型进行仿真计算，见表1。0表13种散热方式＼方式代号方式具体形式＼l功放器件装在铝质屏蔽盒内再装到冷板上＼、、＼-

6、-＼2功放器件装在铜质屏蔽盒内再装到冷板上功放器件装在铜质屏蔽盒内再装到冷板L，冷板＼—-。曩、内装热管萋＼矗罐＼冷板的换热计算取决于换热方程和能量平衡一l鼙蜚薛＼＼方程[6]：=h~oAAt声=q／I1CI(￡2一t1)图3风机曲线式中：h为对流换热系数，w／(rn2·℃)；叩0为冷板外，热管作为一种高效传热元件，其导热系数是铜总效率；A为参与对流换热的面积，

7、m2；At为对的几十倍、甚至几百倍，故有超导热体之称。在无数平均温差，℃；q为冷却剂质量流量，；CI外加动力的情况下，它借助管内工质的相变来实现为冷却剂定压比热，J／(·℃)；1为冷却剂人口巨大热量的远距离传输。热管具有其他传热技术温度，℃；，为冷却剂出口温度，℃。所不具备的许多优点：卓越的传热效率及可靠性、使用ICEPAK软件对3种方式分别建立热模隔离性、低阻力、体积小、可控制等。热管技术已经型进行热分析，设置环境条件和各“对象”热参数，在越来越广阔的领域取得卓有成效的应用_5J。因包括温度、重力条

8、件、材料、热耗、风量、风压、有效此，考虑在冷板内埋装热管，埋装方式如图4所示。面积等；使用HexahedralUnstructuredmeshers划r+AA-A分网格，由于网格数量非常巨大，因此使用Non—Conformalmeshing—Assembly，并在theassembly周围设置合适的sufficientslack，使网格数大幅减少，控制在97万左右；检查气流，使用软件估算Reynolds和Peclet数，选择湍流模型；求解计算。3LA种散热方式均从功放器件的底面刨切，取得的温度图4埋热

9、管示意图云图如图5所示。(a)方式1图5温度云图表23种方式功放器件底面最高温度列表3比较分析结果方式代号方式具体形式最高温度1功放器件装在铝质屏蔽盒内再装到冷板上79312对上述结果统计列表，见表2。2功放器件装在铜质屏蔽盒内再装到冷板上74．6℃可见，使用铜质屏蔽盒比使用铝屏蔽盒功放器件底部最高温度可降低4．7℃，冷板内埋热管比不3。臻冷整板辈内丝装萎热壅管铜质屏蔽盒内再装到冷板上，72．’2℃埋热管温度可再降低2．412，同时使用2种方法可·现代设