電子設備熱控制冷卻

利用熱傳導、對流換熱和輻射換熱把元件、器件耗散的熱量散發(fā)至周圍環(huán)境?，F(xiàn)代電子設備常用的冷卻方法有：自然冷卻、強迫通風冷卻、液體冷卻、蒸發(fā)冷卻、汽水雙相流冷卻、半導體致冷、熱管散熱等。冷卻方法的選擇主要取決于元件、器件或設備的表面發(fā)熱功率密度及其所允許的溫升。 電子設備熱控制

自然冷卻 　利用發(fā)熱元件、器件與周圍物體之間的熱傳導、空氣的對流以及輻射換熱進行散熱。自然冷卻設計的主要問題是：①電子設備發(fā)熱元件、器件的布局，應有利于減小傳熱路徑上的熱阻和由于安裝不當而引起的熱應力。對于晶體管電路，應設法降低晶體管的結(jié)溫，使其低于所允許的最高結(jié)溫。大功率晶體管可以用型材散熱器或叉指散熱器冷卻。集成電路可以采用導熱條（板）進行傳導散熱。為了減小電子元件、器件安裝界面的熱阻，可在界面上涂一薄層導熱脂。對印制板較多的電子設備，應注意其板間距離不應過小，以免影響板間的對流換熱。②電子設備箱柜結(jié)構(gòu)的熱設計：電子設備的箱柜起著接收機箱、機柜內(nèi)部耗散的熱量并把它散發(fā)到周圍環(huán)境中去的作用。增加機殼表面的粗糙度，可以提高機箱、機柜的熱輻射能力；機殼表面的顏色對熱輻射能力并沒有明顯的影響。為了提高電子設備內(nèi)、外的對流散熱能力，可在機殼上開通風孔，但進、出風口應該遠離，以免氣路短流而影響散熱效果。

電子設備的恒溫可采用單層或多層的加熱恒溫槽。恒溫槽內(nèi)壁的絕緣材料采用石棉、聚氨酯塑料和玻璃纖維等。變換半導體致冷器的極性就可控制其工作狀態(tài)（加熱或冷卻），利用半導體致冷器作恒溫器，其恒溫精確度可達±0.5～1℃。利用熱管的等溫性，在熱管中充入一定量的惰性氣體，當熱源溫度變化時熱管中惰性氣體的體積就發(fā)生變化，同時外部表面的散熱面積也發(fā)生變化，從而達到恒溫的目的。

強迫通風冷卻（風冷）：利用通風機迫使空氣流過發(fā)熱元件、器件的表面進行散熱。風冷可分為抽風式和鼓風式兩種。抽風式適用于風阻小、熱源分布比較均勻的電子設備；鼓風式適用于風阻較大、熱源比較集中的電子設備。必要時可將風機串聯(lián)(提高風壓)、并聯(lián)（增大風量）或混聯(lián)使用。同時，根據(jù)需要還可增加通風管道，對電子設備的各個部分（按發(fā)熱量）分配風量。

液體冷卻（液冷）：利用液體的熱容量比空氣大、冷卻能力也比風冷大的原理進行冷卻的方法。在用風冷不能將電子設備耗散的熱量充分散發(fā)時，可以采用液冷。液冷分浸沒冷卻和強迫液冷兩類。浸沒冷卻是將元件、器件連同印制板直接浸入冷卻液中，利用冷卻液的對流和氣化進行冷卻。浸沒冷卻的機箱設有冷凝器，用以冷卻箱內(nèi)的蒸汽。強迫液冷是用泵迫使冷卻液流過發(fā)熱元件、器件（直接液冷），或流過安裝發(fā)熱元件、器件的冷板（間接液冷）進行冷卻。受熱的冷卻液經(jīng)過換熱器進行二次冷卻，并流回到冷卻液箱，然后再對發(fā)熱元件、器件或冷板進行冷卻。液冷的設計方法和風冷基本相同，其主要問題是正確選擇冷卻液、泵和換熱器等。在直接液冷時,冷卻液的比熱、導熱系數(shù)、絕緣強度要大,電氣特性和化學穩(wěn)定性要好，同時還應具有合適的密度、粘度、沸點和燃點等。目前常用的冷卻液有去離子水、硅有機油、變壓器油和氟碳化合有機液等。

蒸發(fā)冷卻：利用液體（如水、氟碳化合物等）沸騰時吸收大量汽化熱的原理，對大功率電子器件或功率密度很高的集成電路進行冷卻。圖3為大功率發(fā)射管的水蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。蒸發(fā)鍋內(nèi)的發(fā)射管工作時，將自身耗散的熱量傳給水，水達到飽和溫度后開始沸騰變成蒸汽，蒸汽經(jīng)汽室上升沿蒸汽管道進入冷凝器，冷凝水經(jīng)由回水管返回到蒸發(fā)鍋。采用均壓管和活動水箱，可將水位控制在一定的位置上。 電子設備熱控制

汽水雙相流冷卻：利用水的自然循環(huán)冷卻和蒸發(fā)冷卻組成的冷卻系統(tǒng)進行冷卻。其冷卻效果比單獨的水冷或水蒸發(fā)冷卻效果更好。

半導體致冷 ：又稱溫差電致冷，它是以塞貝克效應、珀耳帖效應為基礎的一種冷卻方法。半導體致冷的溫差電偶是利用特制的N型半導體和P型半導體，用銅連接片焊接或粘接而成。接通直流電源后，吸熱的一端稱冷端，放熱的一端稱熱端，將發(fā)熱元件、器件放在冷端的冷板上，其熱量被傳到熱端散發(fā)掉。如將電源極性反接，就能逆向工作（加熱）。因此，它適用于電子設備的恒溫控制。改變致冷對的對數(shù)和工作電流的大小，便可獲得所需要的致冷量。

熱管散熱：熱管是一個含有工作液和多孔吸液芯的管狀真空容器，它利用工作液的相變過程進行傳熱。熱管的傳熱效率很高，并具有良好的等溫性。它可以把大量熱能以很小的溫降輸送到散熱器。熱管既適用于集中熱源的散熱，也適用于分散熱源的傳熱。發(fā)熱的電子元件、器件可以和熱管做成一體,也可以安裝在熱管上,或安裝在裝有熱管的冷板上（圖4 ）。電子設備中使用的熱管有兩種：一種是管狀熱管，用于熱源和散熱器分離的場合，設計時應盡可能減小熱源和熱管加熱端之間的熱阻；另一種是扁平熱管，用于調(diào)平溫度。 電子設備熱控制

南京工學院主編：《電子設備結(jié)構(gòu)設計原理》，江蘇科學技術(shù)出版社，南京，1981。2100433B

緒論

第Ⅰ篇電子設備熱設計

1概述

2電子設備熱控制理論基礎

3電子設備的自然冷卻

4電子設備的強迫空氣冷卻

5電子設備的液體冷卻

6冷板設計

7電子設備的蒸發(fā)冷卻

8熱電致冷器

9熱管

10電子設備熱測試技術(shù)

附錄

參考文獻

第Ⅱ篇振動和沖擊隔離

11設備周圍的機械環(huán)境

12單自由度系統(tǒng)的振動

13多自由度系統(tǒng)的振動

14沖擊隔離

15隔振設計與阻尼減振技術(shù)

16振動和沖擊測試技術(shù)

第Ⅲ篇電磁兼容性結(jié)構(gòu)設計

17電磁兼容性概述

18電磁場基礎

19屏蔽

20接地與搭接

21線纜敷設

22濾波

23電磁兼容性測試

參考文獻

第Ⅳ篇防腐蝕設計

24概述

25金屬電化學腐蝕基本原理

26各種環(huán)境中的腐蝕

27金屬材料的耐蝕性

28防腐蝕設計

29生物腐蝕與防護

30高分子材料的老化和防老化

31腐蝕試驗

參考文獻

第Ⅴ篇電子設備造型與結(jié)構(gòu)設計

32造型設計總論

33人機工程學

34電子設備結(jié)構(gòu)設計

35計算機輔導造型設計簡介

附錄

參考文獻