2016年4月
舰船电子对抗
Apr.2016
第39卷第2期
SHIPBOARD ELECTRONIC COUNTERMEASURE
Vol 39 No. 2
基于 Flotherm的某
电子设备功放模块优化设计
姜磊鹏
中国电子科技集团公司第20研究所,西安710068)
摘要:散热不良导致的热失效是电子设备失效的主要形式。以某电子设备功放模块为例,使用专业热仿真教件Fo
therr分析相同边界条件下两种结构的热效应,寻求最优设计方案
关词:电子设备;热仿真; Flotherm软件
中图分类号:TN722.7
文献标识码:B
文章编号:CN32-1413(2016)02-0112-03
DOI:10.16426/j.cnki. icdzdk.2016.02.027
Optimization Design of Power Amplifier Modnle for
A Certain Electronic Equipment Based on Flotherm
JIANG Lei-peng
(The 0 thresearch Institute of CETC, Xian 710068,China)
Abstract: The thermal failure caused by bad heat dissipation is a main mode of electronic equipment
failure. Taking the power amplifier of a certain electronic equipment as an example, this paper uses
special thermal sin
oftware Floth
lalyze the thermal effici
of two kinds of
tructures under the same boundary condition, seeks for the most optimized design scheme.
Key words: electronic equipment; thermal simulation; Flotherm software
短研发周期,降低成本。本文以某电子设备功放模
块为例,使用 Flotherm软件分析相同边界条件下2
殖着电子技术的快速发展,设备的功率密度越种结构的热效应,寻求最优设计方案。
来越大,散热不良导致的热失效成为电子设备失效
的主要形式。据统计,电子设备失效问题中超过1功放模块筒介
60%是因为散热问题引起的。因而,能够解决
功放模块的主要功能是将所接收的激励输出信
电子设备过热问题的热分析、热设计和热测试技术号进行功率放大。基本流程是:激励输出信号进入
得到了迅速发展。在产品设计阶段进行热仿真分功放后,首先通过功分器均分为多路信号,然后对每
析,可以得到所计算模型的最高温度、最低温度及温路信号进行独立放大,最后再通过功分器合成为
度分布情况。掌握这些重要信息后,可以对模型结路信号,输出给发射天线,从而增大电子设备的通信
构及布局进行合理调整或采用必要的散热措施,范围。
再继续进行热分析计算,如此反复迭代,优化模型的
功放模块的主要组成部分是功率管,其随着温
热设计。
度变化具有一段稳定的线性功率输出区间,若温度
实际研究中,传统的热力学计算复杂耗时且需过高,超出此区间后,增益将迅速下降,影响电子设
要不断的试验对比验证,而通过在产品设计阶段应备正常工作。连续工作状态下,功率管的结温计算
用CFD软件对产品的热性能进行预估,以避免可能公式为
存在的电子器件散热问题,可以极大地提高效率,缩
T;=T十R:?Pis
收稿日期:2015-12-22
万方数据
第2期
姜磊鹏:基于 Flotherm的某电子设备功放模块优化设计
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式中:T为结温(℃);T.为壳温(℃);R:为结壳热阻
(℃/W);Pd为热耗功率(W)
2结构设计方案
2.1结构设计方案
方案一如图1所示,模块散热为两侧风道,其中
图2结构设计方案二
外侧风道为主散热风道,散热齿高10mm(散热齿3热仿真分析
与壳体为一体),内侧风道为辅助散热风道,散热齿
高8mm(散热齿与盖板一体)。
3,1边界条件
仿真边界条件设置如下:环境温度25℃,功放
单元170W,电源单元195W,数据处理单元作为准
绝热体处理,其主要作用为结构上形成并联风道
选用Ebm公司4112NHH型风机,其结构外形
尺寸为119m×119mm×38mm,开口流量
260m3/h,闭口だ力188Pa,抽风方式冷却。
图1结构设计方案
结果分析
2.2结构设计方案二
3.2.1方案一仿真结果
方案二如图2所示,将模块散热结构改为外侧
风机工作点如图3所示,流量85.5m2/h,工作
单风道,散热齿高度15mm。
压力114Pa,风机效31%,出口平均温度
36,27C
160
Operating
41,390001,149199
104.73996,1033000
Za8n0004,99459
53a4SsT,5990
181 81 029999
21019.5?4?uu
234519931
251.469r,1B80u0
28000.000000
图3方案一风机工作点
功放腔内和外铡风道温度分布云图如图4所表1所示
。各模块热功耗、流量、仿真壳壁最高温度统计如
表1方案一仿真结果数据统计
模块
热功耗(W)「流量(m/s)」模块出风温度(で)「功率占比「流量占比「盒体最高温度(C)
功放单元
外风道42.7
170
0.0108
%
%
74.5
内风道35.7
电源单元
180
0.0071
40.5
36%
65,6
信号处理单元150(未参与计算)0.0074
30%
30%
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