中兴热设计资料
某星载印制电路板的热设计与分析
某星载印制电路板的热设计与分析作者：魏颖来源：《科协论坛·下半月》2013年第03期摘要：热设计在星载电子设备中占有极其重要的地位。
采用热分析软件模拟印制电路板在工作环境温度条件下热控前后的热场分布情况，根据分析结果对热控措施的有效性作出评价。
关键词：印制板热设计热分析中图分类号：TN402 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）003-047-021 引言对星载电子设备而言，不仅要求体积小、重量轻、可靠性高，而且要能适应较大温差范围的星内温度环境。
资料显示，电子设备的热设计直接影响系统的可靠性，但空间热设计不同于地面热设计，在空间微重力状态下，散热不能采用对流技术，只能采用传导技术和辐射技术，这就给散热带来了难度。
本文以某星载印制电路板的结构设计和热设计为例，采用计算和仿真相结合的方式对其进行了热控前后的仿真比较分析，验证热控措施的必要性。
2 设计输入条件2.1 印制板设计印制板的外形尺寸为200mm€？58mm€？mm。
印制板为14层的FR-4环氧玻璃板，通过印制板上元器件布局推算得出印制板覆铜层厚度为0.142mm，覆铜层的面积均为51600mm2。
根据铜的导热系数398W/（m·k），多层0.127mm环氧玻璃纤维板的导热系数34.61W/（m·k），根据公式，计算得印制板的导热系数为35.488W/（m·k）。
2.2 印制板预布局（见图1）2.3 结构件设计固定印制板的结构件材料为铝板2A12，质量约为179g，表面采用本色导电氧化，表面处理后结构件表面发射率是0.48，导热系数29W/（m·k）。
印制板与结构件的接触面平面度优于0.1，粗糙度优于3.2。
印制板通过沉头螺钉与结构件连接后，通过插槽插入电连接器插座内，依靠两边的锁紧装置完成与星载电子设备的连接。
3 热设计3.1 热设计概述星载印制电路板是舱内部件，处于真空工作环境中，不存在对流换热，热量的转移只能通过导热和辐射换热两种形式来完成，而且以导热途径为主。
中兴硬件面试题目(3篇)
第1篇一、基础知识1. 请简述数字信号与模拟信号的区别。
2. 请解释什么是模数转换（A/D转换）和数模转换（D/A转换）。
3. 什么是串行通信和并行通信？它们各自有哪些优缺点？4. 什么是USB接口？请简述其工作原理。
5. 请解释什么是PCIe接口？请列举其优点。
6. 什么是GPIO？请列举其应用场景。
7. 请解释什么是I2C、SPI和UART？它们各自有哪些特点？8. 什么是存储器？请简述RAM、ROM、ROM、EEPROM和Flash的不同。
9. 什么是微控制器（MCU）？请列举其应用领域。
10. 什么是处理器？请简述CPU、GPU和DSP的区别。
二、电路分析1. 请解释什么是三极管？请列举其三种工作状态。
2. 请解释什么是场效应晶体管（MOSFET）？请列举其优点。
3. 什么是晶体管放大电路？请简述其工作原理。
4. 请解释什么是滤波器？请列举几种常见的滤波器。
5. 什么是振荡器？请列举几种常见的振荡器。
6. 请解释什么是稳压器？请列举几种常见的稳压器。
7. 请解释什么是电源管理芯片（PMIC）？8. 请解释什么是线性电源和开关电源？9. 请解释什么是电磁干扰（EMI）？10. 请解释什么是电磁兼容性（EMC）？三、嵌入式系统1. 请解释什么是嵌入式系统？请列举其特点。
2. 请简述嵌入式系统的发展历程。
3. 请解释什么是实时操作系统（RTOS）？4. 请解释什么是中断？5. 请解释什么是看门狗定时器？6. 请列举几种常见的嵌入式开发工具。
7. 请解释什么是编译器、链接器和调试器？8. 请解释什么是嵌入式系统调试？9. 请列举几种常见的嵌入式系统开发平台。
10. 请解释什么是嵌入式系统测试？四、硬件设计1. 请解释什么是硬件设计？请列举其流程。
2. 请解释什么是硬件设计规范？3. 请解释什么是硬件设计文档？4. 请解释什么是PCB设计？5. 请解释什么是信号完整性（SI）？6. 请解释什么是电源完整性（PI）？7. 请解释什么是热设计？8. 请解释什么是电磁兼容性（EMC）？9. 请解释什么是可靠性设计？10. 请解释什么是硬件设计验证？五、通信原理1. 请解释什么是通信？请列举通信的基本原理。
中兴热设计培训资料
计算风量风压
整机散热设计
分析气流通路（如图），确定五个分析点，假设
这五个点为静压损失最大点： 1〕从机箱进风口进入设备 2〕通过风机 3〕收缩颈风道，进入楔型风道 4〕90℃拐弯，进入被测模块 5〕通过顶部出风口，90℃拐弯，从顶部两侧
排出
30
15
整机散热设计
已知 ta=25℃, 假定 ⊿t=15℃,定性温升 t= ta +⊿t/2=32.5℃ 查表知道 ρ＝1.165 kg/m3,Cp=1005 J/kg·℃
6
电源告警 1
电源告警 2
2600 5
780
主子架
风机组件 100
30 0
其它
图 1 机架风道分析选点
4 3 2
1
33
一. 以原型机为基础对该设备进行分析
1. 确定风量 假定环境温度Ta = 45℃, 内部空气温升ΔT= 10℃,
可得定性温升Td = Ta +ΔT/2 = 50℃,由此查得物性参 数:
各点数据如下：
静压损失
Pi=KiPni(cmH2O) 1 1×Pn1=0.274 2 1×Pn2=0.961 3 1×Pn3=0.076 4 1×Pn4=0.068 5 1×Pn5=0.068 6 1×Pn6=0.274
速度头 Pni (cmH2O) 0.274 0.961 0.076 0.068 0.068 0.274
从电源模块使用看器件热分析
20
10
CC030A功耗-输出电流
元器件散热分析
根据输入电压和输出电流来确定模块的功耗, 对输出功率30W以上的模块考虑附加散热片
21
环境温度-功耗
元器件散热分析
根据环境温度和模块功耗来确定流过模块的风速要求
热设计参考
℃—40℃。 4．2 元器件的温度 热设计的最主要目的是确保电子设备中元器件的工作温度低于其最大的许可温度。 元器件的最大许可温度根据可靠性要求及失效率确定，见 GJB/Z 299。 对于半导体器件和集成电路， 主要是控制结温 tj， 热设计要保证 tj≤ （0.5—0.8） tjmax， 其中 tjmax 是器件的最大许可结温。 一般地，对于 tjmax=150℃的器件，tj 应小于 120℃； 对 于 tjmax=125℃的器件，tj 应小于 95℃。由于结温没有办法测量，通常是测量壳温，再 按器件热阻计算出结温。另外要防止由于器件管脚热阻较小，热量大部分传到 PCB 板， 从而引起 PCB 局部温度过高，进而导致 PCB 烧黄或损害周围其它器件的问题 4．3 系统温升 ①设备的系统温升指设备内部空气的平均温度与环境温度之差，按 10℃—15℃要求； ②电子设备内部散热器的最大温升不应超过 45℃； ③关于进、出风口的温升：对于热功耗分布比较均匀的系统，小于 15℃；对于其它系 统，小于 10℃。另外，对于自然冷却系统，可取上限。 4．4 热设计应留有余量，一般按 10%考虑； 4．5 热设计方案要求至少有两套，并且从效果、可行性、经济性等方面进行论证，最终优 选出一种方案； 4．6 上述各种温度的测量方法和要求见下面 9.3 节。 5． 电子设备热设计的流程 5．1 简短地说，一个完整的热设计过程应包括系统散热方案的确定、详细分析设计、样机 测试等过程，它是一个反复进行，多次验证的一个闭环过程。如下图 1 所示： 5．2 产品的研发过程一般是：项目论证、系统设计、工程研制、试生产、生产。相应地， 热设计工作可以详细地分为下面几个阶段：系统调研、系统设计、详细设计、样机制 作、样机调试和测试、转产及批量生产。为保证研发的周期和产品的可靠性，避免设 计完成后再有较大的更改、反复，对应上述的每一个阶段，系统部、开发部和工艺结 构部要相互配合，以完成相应的热设计工作： 5．2．1 系统调研 在进行系统调研时，应考查设备的使用环境和安装情况、用户对设备噪声的要求、 用户对散热方式的要求及本公司、其它公司同类设备的散热设计与效果等。系统调研 一般由系统部组织进行，如果没有结构人员参加，则项目经理（或项目经理指定的人 员）有责任将上述情况提供给该项目的结构设计工程师。 5．2．2 系统设计 在系统设计阶段，系统部（项目经理或其指定人员）要提供系统的配置情况、系 统的总功耗或各部分的功耗、功耗较大的重点单板（器件）位置。由项目经理和结构 设计工程师一起确定系统的温升、系统的外形尺寸及重点器件和单板的布置。 结构设计工程师根据调研的结果和上述的情况，通过较详细的热计算和热仿真， 提出热设计方案；包括确定系统的冷却方式（自然冷却、强迫风冷或其它） ；确定风 道、选择风机的型号、数量及布置；对导风板、隔热板、通风网板、防尘网的设计提 出要求；对系统中单板及元器件的布置提出要求等。必要时，还需要对重点元件、重 点区域进行热模拟实验。 在结构设计工程师的系统方案中，必须包括上述热设计方案，且在进行系统方案 评审时，要求对热设计方案进行评审。 5．2．3 详细设计
中兴热设计培训资料2
引言概述正文内容一、中兴热设计的基础原理1.中兴热设计的定义和目标2.中兴热设计的基本原理a.热传导与热扩散的原理b.热辐射的原理c.对流传热的原理二、中兴热设计的流程1.问题定义2.数据采集和分析a.温度测量和记录b.材料热性质的测定c.热源特性的分析3.热设计计算和模拟a.热传导方程的建立b.热辐射方程的建立c.对流传热方程的建立4.设计优化a.设计参数的选择和调整b.设计方案的评估和比较5.结果验证与反馈a.实验验证b.结果分析c.需要调整的进一步改进三、中兴热设计的应用领域1.电子产品的散热设计a.电脑的CPU散热b.方式的散热设计c.LED照明产品的散热设计2.汽车工业的热管理a.发动机的散热设计b.电动汽车冷却系统的设计c.轮胎的热传导与散热问题3.机械设备的热设计a.工业炉窑的热传导与散热设计b.冷却设备的热设计c.能源设备的热设计四、中兴热设计的优势1.快速、准确的设计结果2.节约成本和资源3.提高产品的可靠性和稳定性4.适应不同材料和工况的设计能力5.可持续发展的设计理念五、中兴热设计的发展趋势1.模拟与优化的结合2.多物理场耦合的综合设计3.热设计与绿色环保的结合4.在热设计中的应用5.跨学科的合作与互补总结本文介绍了中兴热设计的基本原理、流程以及应用领域，并分析了其优势和未来的发展趋势。
中兴热设计作为一种热问题的解决方案，已经在电子产品、汽车工业和机械设备等领域中发挥了重要作用。
通过准确而快速的设计结果和节约成本的优势，中兴热设计不断推动着技术的进步和产品的创新。
随着模拟与优化的结合、的应用以及跨学科的合作的增强，中兴热设计将进一步发展，并为不同领域的工程师和设计师提供更好的热设计解决方案。
功放热设计资料
某型功放模块散热设计研究1 前言随着功放技术的不断进步，功率密度不断地提高，功放模块体积也随之大大缩小。
模块体积不断的缩小，要求产品结构必须紧凑，而热设计又制约着结构设计，在满足热设计要求的前提下，通过合理、正确地空间布局，最大限度的压缩模块空间以提高模块的功率密度恰好是热设计优化的主要任务。
在大功率情况下，散热设计通常采用强制风冷方案。
影响散热效果的主要因素包括：（1）与功放模块配合的底板厚度；（2）散热肋片厚度；（3）肋片间距；（4）散热器与风扇间的距离，这个因素对其风扇出口流场均匀度和风压损失影响较大；（5）并联风扇之间的间距。
2 热设计仿真技术针对电子设备热产生机理与传播方式，必须对电子设备的热场分布进行分析研究，采用合理的热设计方法，保证电子设备在允许的温度范围内工作。
电子冷却分析软件通过模型建立、模型求解和结果解释三方面将电子产品的热效应分析放在了设计阶段，以期解决如下问题：优化电子系统内结构设计参数；优化电子系统强制对流和自然对流的冷却方案。
电子产品热设计中，计算仿真软件得到了广泛应用，其在操作界面、计算精度和计算速度等方面都已成熟。
目前，在电子冷却方面比较突出的两个产品是Flotherm 和Icepak ，与前者相比，Icepak 具有如下特点：采用非结构化网格，能够针对复杂的几何外形生成三维四面体、六面体的非结构化网格，有多种网格生成方法，能够满足现代电子产品设计中几何形状越来越复杂的要求。
采用FLUENT5的非结构化网格技术和解算方法，采用了多种高分辨率的格式，如TVD 格式等，保证了工程问题的计算精度。
提供了丰富湍流模型和先进的热辐射模型（如DO 模型），可以模拟自然对流、强制对流和混合对流等流动现象。
ICEPAK是基于有限体积法离散方法的新一代热设计仿真软件。
它可以模拟真实的温度场、压力场和速度场，帮助设计师确定合理优化的方案，从而提高设计水平、降低成本、大大缩短项目研制的周期。
功率模块封装中热设计概述
功率模块封装中热设计概述1、功率半导体及功率模块功率半导体，被称为电气变换的“CPU”，特别是IGBT与SiC，它广泛用于电动汽车、智能电网、新能源（光伏、风电等）、智能家电、轨道交通等应用领域，是最近最为热门的话题了。
多个功率半导体芯片封装成特定的拓扑电路可以称为功率模块。
所以封装的作用是芯片散热，机械支撑、电气互联、芯片保护的功能。
功率模块的常见拓扑可以有单开关、半桥、六单元、七单元等，根据电流的等级和应用需求进行匹配。
下图是一个常见的半桥模块，左边是模块，右边是拓扑，它可以封装成1200V/50A,1200V/75A,1200V/100A等。
功率模块未来发展方向是高结温、高功率密度和高可靠性。
高结温指的是芯片能够工作在175℃或者更高结温下工作，高功率密度是指的是模块的电压电流规格在特定的封装体积下能够更大，高可靠性指的的模块的寿命更长。
良好的散热设计能够使得芯片工作温度低，模块的可靠性更高。
功率半导的封装形式主要有压接式、壳式，不同的封装形式，结构不尽相同。
以典型的壳式的模块为例，它的内部结构式是如下图。
与散热相关的材料有7层，从芯片达到底板依次是芯片、芯片焊接锡膏层、衬板上铜层，衬板陶瓷层，衬板下铜层，衬板焊接锡膏层，基板层。
传热面积从上往下，依次扩散开来。
其各层所用的材料及其参数如下2、功率半导体中的热阻及结温工作结温，简称Tvj。
简单来说是指的芯片工作的最高温度，一般不能超过150℃。
这个结温指标是关系到芯片可靠性的关键，因此结温的准确计算是进行系统设计的重要前提。
工作壳温，简称Tc，是指芯片下方基板上的温度，可以根据这个参考温度来计算芯片的结温。
实际工程中，芯片下基板上的温度不方便测量，可以采用模板基板侧壁的温度或者散热器上的温度代替，如采用代替的温度，则对应的需要做响应的更改。
热阻和热容：功率模块封装中热阻和热容是关乎产品性能的重要热参数指标，热阻直接影响芯片的结温和模块的散热效果，材料的热容决定了芯片的瞬态热响应。
中兴结构设计规范材料标记及推荐材料
Q/ZX 深圳市中兴通讯股份有限公司企业标准(设计技术标准)Q/ZX 04.101.3 - 2000结构设计规范——材料标记及推荐材料2000-08-24 发布 2000-09-25 实施深圳市中兴通讯股份有限公司发布Q/ZX 04.101.3 - 2000目录1 范围 (1)2 引用标准 (1)3 材料标记的格式 (2)4 黑色金属部分 (2)4.1热轧圆钢 (2)4.2冷拉圆钢 (4)4.3冷轧钢板 (5)4.4热轧钢板 (8)4.5钢带 (9)4.6钢丝 (10)4.7钢管 (11)4.8型钢 (12)5 有色金属部分 (12)5.1棒材 (12)5.2板材 (14)5.3线材 (15)5.4带材 (16)5.5管材 (17)5.6铝型材 (17)5.7其他 (18)Q/ZX 04.101.3 - 2000前言《结构设计规范》为系列标准：Q/ZX 04.101.1 《结构设计规范－文档要求》；Q/ZX 04.101.2 《结构设计规范－颜色要求》；Q/ZX 04.101.3 《结构设计规范－材料标记及推荐材料》；Q/ZX 04.101.4 《结构设计规范－镀涂表示方法》；Q/ZX 04.101.5 《结构设计规范－机柜尺寸系列》；Q/ZX 04.101.6 《结构设计规范－塑胶面板结构要求》。
……本标准为《结构设计规范》的第3部分，规定了公司结构设计中常用材料的标记格式及推荐牌号。
编写本标准的目的主要在于规范本公司结构图纸的材料标记，并方便结构设计人员选取所需的材料，对于超出本标准的材料参照本标准的格式标记。
本标准首先推出了金属材料（黑色金属和有色金属）的推荐牌号和标记方法，今后还要逐步补充常用塑料、橡胶、木材、玻璃等材料的推荐牌号和标记方法。
本标准由深圳市中兴通讯股份有限公司质企中心工艺部提出，技术中心技术部归口。
本标准起草部门：质企中心工艺部。
本标准起草人：汤运保。
本标准于2000年8月首次发布。
电子设备热设计基础(电子部讲课做讲义用1)
Thermal Sink
(environment)
热阻与热流量和温度的关系
热设计基本考虑
降低热耗
•
Rt = ∆ t / Q
器件的热耗一般受器件厂工艺水平的制约
• VLSI 的总热耗一般低于 NPN 器件的热耗，但从热流密度的角 器件的热耗， 度看，不可一概而论。 度看，不可一概而论。 • • 控制周围环境向器件的热量传递。 控制周围环境向器件的热量传递。 从结构措施上减小动力增温（ 摩擦热的传输等）。 从结构措施上减小动力增温（如 摩擦热的传输等）。
热对系统可靠性的影响
据统计 电子设备的失效原因中有55 是由于温度过高引起的。 55％ （1）电子设备的失效原因中有55％是由于温度过高引起的。 电子元器件温度每升高10℃ 其可靠性下降一倍。 10℃， （2）电子元器件温度每升高10℃，其可靠性下降一倍。
摘自 美空军整体计划分析报告
热量产生的原因
热设计的目的
电子设备的热设计系指利用热传递特性 电子设备的热设计系指利用热传递特性对电子设备的 热传递特性对电子设备的 耗热元件以及整机或系统采用合适的冷却技术和结构设计， 耗热元件以及整机或系统采用合适的冷却技术和结构设计， 以对它们的温升进行控制 从而保证电子设备或系统正常、 以对它们的温升进行控制，从而保证电子设备或系统正常、 温升进行控制， 可靠地工作。 可靠地工作。 热传递的方式：传导、对流、辐射。 热传递的方式：传导、对流、辐射。 一般来说，这三种形式在电子系统的热传输中所占 一般来说， 的比例分别为60％、20％、20 的比例分别为60％、20％、20％。 60％、20％、20％。
热设计的有关概念
（5） 热流密度 单位面积的热流量。 单位面积的热流量。 （6） 体积功率密度 单位体积的热流量。 单位体积的热流量。 （7） 热阻 热量在热流路径上遇到的阻力（内热阻、外热阻、 热量在热流路径上遇到的阻力（内热阻、外热阻、系统 热阻） 温差越大，热流量就越大。 热阻） 。温差越大，热流量就越大。△T＝RQ 热阻的单位是 /W。 ℃/W。
热设计及热仿真分析
九、热电制冷器（1.25H）
1. 热电制冷的基本原理
2. 制冷器冷端净吸热的计算
3. 最大抽吸热制冷器设计方法
4. 最佳性能系数制冷器设计方法
5. 多极制冷器的性能
6. 热电制冷器的结构设计
十、热管散热器的设计（1.25H）
1. 热管的类型及其工作原理
2. 热管的传热性能
3. 热管设计
十一、电子设备的热性能评价及改进（0.5H）
1. 评价的目的与内容
2. 热性能草测
3. 热性能检查项目
4. 热性能测量
5. 确定热性能缺陷
6. 热性能改进的制约条件
7. 改进费用与寿命周期费用的权衡
8. 热设计改进示例
十二、计算机辅助热分析技术（1.5H）
1. 计算流体动力学的工作步骤
2. 计算流体动力学的分支
3. 流体流动的基本特征
4. CFD求解过程及软件结构
5. 常用的CFD商用软件
6. 三维湍流模型
7. 边界条件的应用
8. CFD应用实例
十三、热设计实例（4H）
1. 现代电子器件冷却方法动态
2. 电子设备热分析软件应用研究
3. 典型密封式电子设备热设计
4. 功率器件热设计及散热器的优化设计
5. 表面贴装元器件的热设计
6. 某3G移动基站机柜的热仿真及优化
7. 电子设备热管散热器技术现状及进展
8. 吹风冷却时风扇出风口与散热器间距离对模块散热的影响
9. 实验评估热设计软件
10. IGBT大功率器件的热设计
11. 电源模块的热设计及分析
十四、自由交流及讨论（0.5H）。
中兴设计开发部电路设计规范
CDMA事业部设计开发部电路设计规范版本：2.0修订日期：2005年11月中兴通讯股份有限公司版本变更说明关于本文档中兴通讯股份有限公司CDMA事业部设计开发部《电路设计规范》（以下简称《规范》）为原理图设计规范文档。
本文档规定和推荐了CDMA设计开发部在原理图设计中需要注意的一些事项，目的是使设计规范化，并通过将经验固化为规范的方式，避免设计过程中错误的发生，最终提高产品质量。
使用方法《规范》制图部分以Cadence平台Concept HDL原理图工具为依据，但其大部分内容不局限于该工具的约束。
《规范》总体上由检查条目、详细说明、附录3部分构成。
“检查条目”部分浓缩了各种规范条款和经验，以简明扼要的形式加以描述。
对部分条目内容，在“详细说明”部分进行了解释和举例，通过Ctrl –左键点击可以跟踪到相应位置。
建议在阅读条目的同时，对详细说明进行阅读，理解检查项的意义，并主动避免异常出现。
《规范》中检查项共有三种等级：“规定”，“推荐”和“提示”。
标记为“规定”的条目在设计中必须遵守，如果因为设计实际需要不能遵守其中某些条款，则必须进行说明并经过评审确认。
说明文档同原理图评审异常记录、原理图一同基线。
标记为“推荐”的条目为根据一般情况推荐遵守的内容。
建议开发工程师在设计时阅读推荐该部分的内容和说明，根据实际设计情况选择恰当的设计实现。
标记为“提示”的条目，一般是难以从原理图角度检查的问题和很难有结论的问题，不做规范约束，提醒开发工程师在设计中注意相关问题，避免出错。
《规范》只能涵盖硬件原理图设计中已知的常见问题，所以在开发过程和评审/走查过程中不排除《规范》之外的设计异常，开发/评审人员应该根据经验对这些问题进行处理。
在开发过程中使用硬件开发工程师必须了解《规范》的内容并在开发中遵循《规范》的指导，在设计完成之后要进行自查。
在同行评审/走查过程中使用规范的检查条目部分抽出单独成为《原理图检查单》，评审人员必须了解《规范》并按照《检查单》的每一条目对原理图进行检查。
ZXX-SF-3000-LH-A_热设计报告
总的来看，竞争对手的产品一般分为自然散热型和风冷型。
而随着整机效率的提高，采用自然散热是产品的发展趋势。
我司产品也采用自然散热型。
对于自然散热型，散热器的位置一般有三个安装位置，位于整机背部，整机两个侧面，以2.3.5.3 整机风道布局散热器位于背部，见上图所示。
单板级热设计本产品暂无需考虑板级热设计。
元件级热设计（散热元件选择，功率元件的散热状况，如风机、电感、变压器、IGBT 、水泥电阻、绝缘垫片……Boost LINV LINV L capacitorrelayOutput Linput LSPSBypass MOSBoost diodeBoost MOSINV IGBTZVT MOSINVMOS，散热片过温控制若以INV MOS管为依据推算散热片最高允许温度为115℃。
考虑到NTC锁的位置偏离一定距离，则NTC处允许温度为115-10=105℃。
若以环温60度为过温控制规格，则根据仿真结果推算NTC处的温度为85度，则初步设定过温保护点为85度（此值需经实验测试确定）。
NTC布置位置待定。
风道纸设计无风道纸。
温度云图x方向速度云图3.2噪声校验由于无风扇，噪声不存在问题。
4 输出设计限制5 存在的风险及措施项次风险描述解决措施实现难度可行性结论风险一：环温50度时目前机箱内电容附近的空气温度为81度。
若建议增加电容的数目，降低单个电容的损耗；中中设计方案需变更。
产品热设计培训资料
2016/8/7
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热设计的基础知识
导热
导热(热传导)的机理：
热传导是不同温度的物体（固体，液体，气体）直接接触或物体内部不同 温度的各部分之间能量交换的现象。 传导过程中，能量主要通过以下方式传递: 自由电子的运动（固体金属） 分子晶格振动弹性波的作用（一般固体和液体） 分子不规则热运动时的相互碰撞（气体）
系统的阻力特性曲线：是指流体流过风道所产生的压力差随空 气流量变化的关系曲线，与流量的平方成正比。
通风机工作点： 系统(风道)的阻力特性曲线与风机的静压特性 曲线的交点就是风机的工作点。
2016/8/7 8
热设计的基础知识
热设计的基本概念
温度稳定：当设备处于工作状态时，设备中发热元器件表面温度每小时变 化波动范围在±1℃内时，称温度稳定。 设备外部环境温度：设备达到稳定温度时距离设备各主要表面几何中心 80mm处空气温度按各表面积的加权平均值。 机柜/箱表面温度：设备达到稳定温度时各主要外表面几何中心点上温度的 平均值。 热点：元器件、散热器和冷板的各个局部表面温度最高的位置。热点器件 指单板上温度最高和较高的器件。 温升：元器件表面温度与设备外部环境温度的差值。用符号Δt表示。
2016/8/7
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热设计的基础知识
导热的基本方程（在一维稳态温度场下）
Q＝λF导 △t/δ=△t/R导 λ---- 导热系数，W/m.K或W/m.℃; F导--- 垂直于导热方向的截面积，m2 △T---- 温差，℃; δ-- 厚度(m) R导----- 导热热阻, ℃/W；
2016/8/7
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2016/8/7
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热设计的基础知识
Laminar Flow 层流（流体分子的 流线相互平行，互 不交叉）
电子产品热设计与工程案例分析PPT课件
1.2 热源与热阻
热阻定义：Biblioteka RtT Q( K/W)
外热阻的控制方式： （1）散热
利用空气或液体作为冷却介质，靠自然对流或强制对流方式，带走耗热。 （2）制冷
利用热电冷却、固体升华过程吸热、液氮蒸发过程吸热等方式进行制冷，使设备工作环境温度低于 周围环境温度。 （3）恒温
图中Eb1和Eb2分别代表同温度下的表面1和表面2的黑体辐射力；J1和J2分别为表面1和表面2的有效辐射。
应用例：芯片封装
热阻的电网络模拟 从晶片传到外壳经过5个环节 • 晶片的热阻； • 晶片粘接剂（导热胶）热阻 • 基底(substrate)的热阻 • 基底粘接剂（焊锡）热阻 • 封装(package)的热阻
• 定义3——利用热传递特性，针对耗热对象，采用合适的结构设计和冷却技术，对其温升进行控制， 保证其正常、可靠工作。
1.1 准确认识热设计
➢ 热设计分科界定
（1）热设计（热结构） 在所处环境下，合理设计热传递结构、冷却方法，保障设备内所有元器件不超过最高允
许温度。
（2）热分析（热模拟） 利用数理模型，或通过计算机模拟，在设计阶段获得温度分布，预先发现产品的热缺陷，
自然对流
Nu c(GrPr)n
强迫对流
Rt
1
A
Nu cRemPrn
几个准则数的计算公式及物理意义：
努塞尔数： 雷诺数：
普朗特数： 格拉晓夫数：
Nu
L
对流换热 导热
Re
uL
惯性力 粘性力
Pr
cp
动量扩散 热量扩散
Gr
热设计基础知识及规范
目录第一章概述 ------------------ 2第二章热设计基础知识--------- 3第三章自然对流换热------------ 6第四章强迫对流换热-风扇冷却--- 9第五章单板元器件安全性热分析- 15第六章通信产品热设计步骤----- 20第一章概述1.1 热设计的目的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。
1.2 热设计的基本问题1.2.1 耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度；1.2.2 热量以导热、对流及辐射传递出去，每种形式传递的热量与其热阻成反比；1.2.3 热量、热阻和温度是热设计中的重要参数；1.2.4 所有的冷却系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求；1.2.5 热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决；1.2.6 热设计中允许有较大的误差；1.2.7 热设计应考虑的因素：包括结构与尺寸功耗产品的经济性与所要求的元器件的失效率相应的温度极限电路布局工作环境1.3 遵循的原则1.3.1热设计应与电气设计、结构设计同时进行，使热设计、结构设计、电气设计相互兼顾;1.3.2 热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准;1.3.3 热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中长期正常工作。
1.3.4 每个元器件的参数选择及安装位置及方式必须符合散热要求；1.3.5 在规定的使用期限内，冷却系统(如风扇等)的故障率应比组件的故障率低；1.3.6 在进行热设计时，应考虑相应的设计余量，以避免使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。
1.3.7 热设计不能盲目加大散热余量，尽量使用自然对流或低转速风扇等可靠性高的冷却方式。
手机PA与PCB板的热设计理论分析及应用
手机PA与PCB板的热设计理论分析及应用（PASSIONRFSOS）【摘要】手机的PA 是对于整个发射电路来说非常重要，不仅仅因为它对发射指标,发射性能影响很大而且PA电流消耗占手机总电流的近60%以上,由于它本身的效率低,绝大多数能量都要以热能的方式消耗掉,从而PA也是手机发热的主要源头之一. PA应用无论是对发射性能的改善,整机电流消耗提高通话时间,还是由于PA 散热问题而关联到的PCB板及整机的热设计都有着很大的影响.本文主要描述从热量传递的方面,通过热设计的一些基本理论和方法,对PCB板及手机的热设计提出分析与改善建议【关键词】手机PCB热设计图 2.1 红外线下PA 发热示意图 2.2 PA 在不同功率下的发热曲线随着手机,PDA等手持设备的普遍,体积空间越来越来小,电子器件的密度越来越高,同时也就对于热设计的要求越来越高,电子设备在工作期间所消耗的电能，除了有用功外，大部分转化成热量散发。
电子设备产生的热量，使内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发，设备会继续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。
由于CDMA 信号相对GSM信号来言对线形要求比较高，故多采用CLASS AB 型的功放，效率比较低，大功率下的理论效率最高不过40%远低于GSM功放的55% ，那也就是说对于CDMA PA 大于 60% 的功率将以热能的形式消耗掉，例如1.9G CX 77140 对于我们目前校准要求PA 的实际有效输出功率是27的dBm，约501mW , 而总体消耗功率为正常PA工作电压3.6V与消耗电流约450mA , 3.6*0.45=1.62W, PA 此时的效率约为0. 501/1.62*100%=31% ，而以热的形式消耗的能量就高达 70% 1.1W, 这些热量如果不能及时迅速的散出去，就会很快提高PCB板的温度，产生手机严重的发热问题。
更重要的是导致电子元器件的可靠性因温度升高而失效，也即系统可靠性大大降低。