外训转内训-热设计.ppt

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1、热设计RAMS介绍可靠性（Reliability）可用性（Availability）可维修性（Maintainability）安全性（Safety）RAMS是贯穿产品整个生命周期，从对产品的可行性分析研究到产品报废的整个生命周期过程中，需要建立可靠性、可用性、可维修性和安全性的RAMS论证过程，通过RAMS论证建立RAMS要求，并将RAMS参数综合到要求形成过程中；安全性安全性：是一个相对概念，风险低于预期的程度。包括：辨识测定与分析定量化，对危险发生概率及可能的伤害程度进行评定；控制与处理技术措施如消除

2、、避开、限止、转移；管理措施如检查、教育、训练。综合评价，危险度等级评定，与要求比较后，判明安全水平。可用性可靠性定义：在规定条件下、规定时间内、完成规定功能的能力。规定条件：指使用条件、环境条件、操作技术、维修方法等，如应力、温度、湿度、尘砂、腐蚀等规定时间：可靠性区别于其他质量属性的特征。规定功能：规定的功能固有可靠性+使用可靠性可靠性指标λ(t)是失效率，它是时间的函数。可靠度成指数分布，即失效率为一个常数，则MTBF=1/λMTBF/MTTFR(t)是设备的可靠度可维修性按规定使用条件，在给定时间

3、间隔内，产品保持在某一指定状态或恢复到某一指定状态的能力。在此状态下，若在规定的条件下实现维护并使用所指定的过程和资源时，它能实现要求的功能。软件称为“可维护性”定义来源GB/T11457-95修复率（μ）平均系统修复时间（MTTR）：包括诊断问题的时间、维修技术人员到位的时间以及实际维修系统的时间平均维修时间平均修复时间最大修复时间GJB451-90、GJB/Z91-97系统可靠性模型导通为正常截流为正常R=Ra*Rb；R=1-(1-Ra)*(1-Rb)系统失效率的影响因素整机失效率元器件平均失效率(1

4、~3)*10-5降额因子(1~10)*10-2环境因子老练筛选效果因子0.1~0.5机械结构因子1.5~2.5制造工艺因子1.5~3.5元器件个数试验室0.5~1室内1.1~10陆地固定5~10车载13~30舰船载10~22机载50~80RPN=S*O*D风险系数=危害×概率×可探测度电路可靠性设计规范降额设计热设计规范电路安全性设计规范电路板EMC设计规范PCB设计规范可用性设计规范可维修性设计规范软件可靠性设计规范热设计规范热设计基础基本概念传导散热风冷散热半导体制冷其它制冷方式热设计规范热设计检查表

5、热设计基本概念热设计的目的工程设计近似估算：小功率器件（电子元器件）：热耗≈功耗；大功率设备：近似热耗≈0.75*功耗；电源模块：散热量≈（10%--25%）×功耗；转换效率75%--90%，采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度，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，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。热设计基本概念热阻温差热耗℃/W℃WR=△T/Q热设计基本概念风量（风速）：1CFM=0.0283m3/min热功率密度：单位体积内的热功率热流密度：单位面积的热流

6、量对流换热系数：流体与固体表面之间的换热能力，即：物体表面与附近空气温差1℃、单位时间、单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m2·℃)。传导散热Rja=Rjc+Rcs+RsaRjc：Datasheet；Rcs：用导热油脂或导热垫后再与散热器安装，0.1—0.2℃/W；若器件底面不绝缘另加云母片绝缘，则选1℃/W；Rsa：散热片的热阻。Ta：环境温度40—60℃Tj：结温125℃P：热耗≈功率（对非能量转换器件）Rja：热阻传导散热散热器的表面处理有电泳涂漆或黑色氧极化处理，其目的是提高散热

7、效率及绝缘性能。自然冷却下可提高10-15%，通风冷却下可提高3%；电泳涂漆可耐压500-800V。风冷散热确定冷却空气入口和出口的温度和压力；确定每个电子元器件的最高允许温度(或温升）；根据电性能和空间位置以及冷却功率的要求，确定电子元器件的排列和布置方式；确定雷诺数；根据系统的结构尺寸和规定的雷诺数，计算空气流过每个电子元器件或元器件组的质量流量(或体积流量)；计算系统的总压力损失及需要的冷却功率。设计方法：风冷散热Q：机柜内的散热功率（W）V：风机的体积流量（m3/min）基于机柜内耗散功率均匀分布

8、的前提威图机柜经验公式：10℃/260W局部散热风冷计算V：强制风冷系统必须提供的风量m3/hQ：待冷却设备或部件的总耗散热量WC：空气的比热J/(Kg•℃)ρ:空气的比重kg/m3△T：出口处和进口处的空气温差空气的出口温度根据设备内各单元允许的表面温度确定；本计算公式忽略了辐射和自然对流的散热（一般有10%左右），因此计算出的风量会稍大风扇扇叶的数量、形状和倾斜程度都影响着散热效果。（1）转速和风量转速越高、扇叶面积越大，