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中国惯性技术学报 2013年第2期21卷 155-158页

作者：李纪莲张玘张开东装备学院航天装备系北京101416 国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

以国内首台具有完全自主知识产权的捷联式航空重力仪的比力温控系统为基础,针对该温控系统测试过程中暴露的一些温度梯度较大等问题,为进一步提高比力测量精度,结合相关的热设计标准和规范,提出了航空重力测量比力温控系统热优化设计方... 详细信息

以国内首台具有完全自主知识产权的捷联式航空重力仪的比力温控系统为基础,针对该温控系统测试过程中暴露的一些温度梯度较大等问题,为进一步提高比力测量精度,结合相关的热设计标准和规范,提出了航空重力测量比力温控系统热优化设计方案,并进行建模与仿真实验分析。分析表明,该热优化设计方案能有效减小比力温控系统温度梯度,将温控系统内部最大温度差由0.79℃降低到0.37℃,可以提供更稳定的温度场并有效确保加速度计的精确标定并进一步提高重力测量精度。

关键词：航空重力测量比力测量系统温度控制热优化设计

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微波功率模块集成电源的热分析与热优化设计

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河南理工大学学报（自然科学版） 2018年第6期37卷 131-136页

作者：王筱超周东方李建兵朱明俊王蔚河南理工大学现代教育技术中心河南焦作454000 解放军信息工程大学信息系统工程学院河南郑州450001 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

为提高微波功率模块集成电源的可靠性和工作寿命,对微波功率模块集成电源进行了热分析和热优化设计。首先建立整机的热仿真模型,进行热分析,得出整机的温度分布。其次进行了改变MOS管间距和采用外壳风冷散热的优化设计,优化后整机温度... 详细信息

为提高微波功率模块集成电源的可靠性和工作寿命,对微波功率模块集成电源进行了热分析和热优化设计。首先建立整机的热仿真模型,进行热分析,得出整机的温度分布。其次进行了改变MOS管间距和采用外壳风冷散热的优化设计,优化后整机温度明显下降,热量分布更加均匀;最后研制了试验样机并进行测试。结果表明,通过热优化设计,散热性能与原始设计相比大幅提升,验证了热优化设计的合理性。

关键词：微波功率模块集成电源热仿真模型热优化设计 ANSYS热仿真

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基于数值仿真的板级电路热分析与优化设计

基于数值仿真的板级电路热分析与优化设计

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作者：王婷四川大学

学位级别：硕士

当前电子设备朝着小型化与集成化的趋势发展,在设备内部元器件数量增多生热量增大,散热空间却不断缩小的情况下,电子设备内部的热流密度急剧上升,进而导致设备内部温度急剧升高。电子设备的性能及其可靠性易受到设备内部温度的影响。板... 详细信息

当前电子设备朝着小型化与集成化的趋势发展,在设备内部元器件数量增多生热量增大,散热空间却不断缩小的情况下,电子设备内部的热流密度急剧上升,进而导致设备内部温度急剧升高。电子设备的性能及其可靠性易受到设备内部温度的影响。板级电路作为电子设备中的重要组成部分,其不合理的设计会使设备内部温度剧增,过高的温度将会使电子设备的性能变得不稳定,严重时甚至会失效。因此在设计电子产品的时候对板级电路考虑热设计是十分必要的。本文主要是对板级电路的热仿真分析和热优化设计进行研究,通过降低板级电路温度最大值,和改善温度分布的均匀性,确保板级电路在其工作温度范围内不会因为元器件过热而发生故障。以某电路板为例,首先基于有限元分析软件建立了该板级电路的热仿真分析模型,并得到了该板级电路的温度场分布。随后使用正交试验法研究了PCB基板结构对温度场分布的影响,优化了PCB基板的结构。经过优化,元器件的失效率降低至21.84%,板级电路最大温差减小了27.97℃。接着使用蚁群算法对元器件布局进行了优化,可使元器件的失效率进一步降低至12.5%,板级电路的最大温度差也缩小至13.5℃。最后,通过红外测温仪测量热优化后样品工作时的温度,实验结果表明了所做热仿真结果的准确性和热优化设计的有效性。主要研究内容如下:1、对板级电路中的PCB板和元器件进行了合理的简化,建立了板级电路的热仿真分析模型。通过热仿真分析获得了板级电路处于自然对流环境下的温度场分布。并研究了环境温度对板级电路温度场的影响。仿真结果表明板级电路的最低温度和最高温度与环境温度变化之间呈现出线性关系。最低温度和最高温度的差值没有改变,环境温度的改变对板级电路温度梯度几乎没有影响。2、板级电路中元器件产生的热量大约有70%通过PCB板而向外界传递的。PCB板的导热系数是影响元器件与PCB板交换热量的关键因素,PCB结构不同时导热系数不同,对板级电路温度场有着重要影响。针对影响PCB板平面方向导热系数的四个因素,通过设计正交试验研究了PCB板构造对板级电路温度场的影响的主次要因素,结合试验结果优化了板级电路的PCB结构。通过添加热过孔提高了PCB板厚度方向的导热系数,增强了PCB板的导热能力加大了元器件传向PCB的热量。环境温度为25℃时,相较于板级电路原有结构,PCB结构优化后的板级电路最高温度降低了18.12℃,板级电路的失效率从70.74%降低至21.84%。板级电路上的最大温度差从原有结构的49.48℃降低为21.51℃,PCB结构优化后的板级电路,温度分布变得均匀,温度变化的趋势变得平缓起来。3、基于微元体热平衡法建立了板级电路在自然对流条件下的温度场的数学求解模型。然后对所研究的板级电路的功耗元器件做了等效的简化,建立了板级电路的离散模型。采用蚁群算法对板级电路上元器件布局进行了优化设计。研究表明:在环境温度为25℃时,对元器件布局进行优化以后可以进一步降低板级电路的最高温度值。板级电路的最高温度从68.07℃降低至60.09℃,最高温度值减小了7.98℃。工作温度的降低使得元器件的失效率从21.84%进一步减少至12.50%,降低幅度达43%。优化后的板级电路的最大温度差从原有布局的21.51℃降低为13.05℃,温度分布更加均匀,温度变化趋势更加平缓。减小了因为热应力过大导致板级电路失效的可能。在60℃的高温环境下,板级电路未进行PCB结构优化和元器件布局优化前,元器件的失效率达到了408.05%,严重影响着板级电路的热可靠性。优化PCB结构后元器件的失效率降低至145.22%,对板级电路进一步优化了器件布局后,元器件的失效率减至88.57%。4、在前面研究的基础上,基于PCB结构优化设计和元器件布局优化设计的结果,对板级电路进行了PCB版图设计。并对所设计的板级电路进行了温度测量,验证了所建立的热仿真分析模型的合理性与准确性。

关键词：热分析热优化设计板级电路温度场

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