测试系统的热分析与设计

　　0　引　言

　　在科学技术高度发达的今天,测试工作将是各种现代军事装备系统设计和制造中的重要环节,并成为生产率、制造能力及实用性水平的重要标志。电子测试技术和仪表是各种军事装备的研究开发、生产调试和维护修理的重要工具,因此军用电子测试仪器的性能指标将直接影响军事装备的性能。为了保证电子测试仪表的热可靠性以及对温度压力变化的恶劣环境条件的适应能力,必须对电子测试系统进行热分析和热控制。该测试系统主要用于微波模块性能的测试,以便大批量生产。为了提高测试系统的可靠性,对其进行了热分析和热设计。

　　1　热分析

　　正确的热设计首先来自正确的热分析。在电子设备中热量主要来自那些具有阻性载流的元器件,如变压器、集成电路、大功率晶体管、发光器件、扼流圈、大功率电阻等,它们的功耗大部分以热传导、对流和换热辐射的形式散发到周围介质中,只有小部分以电磁波

　　一般来说,电子设备或元器件的散热方式有:自然散热、强迫风冷、直接液冷和蒸发冷却等(见图2)。电子设备冷却方式的选择主要依据电子设备的热功率密度,由图2可以看出强迫风冷系统的传热量比自然散热大10倍以上。资料表明:当器件发热密度大于0.155瓦/厘米2时,用对流、辐射、传导等自然冷却方法就不能有效地将热量带走,这时必须采用强迫风冷。而强迫风冷与液体冷却、蒸发冷却相比较,也具有设备简单、成本低的优点。

　　2.2　机箱布局的确定

　　冷却方法确定后,仔细研究电子设备中各类电子元器件的热安装方案和设备的整体结构形式。从热控制要求出发,应尽量减小传热路径的热阻,合理分配各个传热环节的热阻值;正确布置发热元件与热敏元件的位置及间距;注意印制板组装件的放置方向和他们的间距,保证冷却气流均匀流过发热元器件,形成合理的气流通道。

　　元器件在机箱内的布局对设备中的热量积蓄、传导有着重要的影响。稍微改变一下元器件在机箱中的排列与位置,有时会产生非常大的热改善效果: a)PIN调制器、功率放大器、负载等发热元件不密集安装,排列适中;b)散热装置远离温度敏感元件;c)散热装置与元器件接触面应平整、光洁,没有损伤并在接触上涂导热硅脂;d)采用通风口机箱,其内部电路安装顺从空气流动方向:进风口———放大电路———逻辑电路———敏感电路、集成电路———小功率电阻电路———有发热元件电路———出风口,构成良好散热通道;e)散热装置安装位置要合适,散热器叶片垂直元器件;f)发热元器件要在机箱上方,怕热元器件在下方,尽量利用机箱金属底盘作散热装置,通风口要利于空气对流。