電源系統(tǒng)可靠性熱設(shè)計與熱分析實驗報告(文件)
【正文】 ，根據(jù)航空航天設(shè)備體積小重量輕的要求，提出了功率器件散熱器工程優(yōu)化思想，即在滿足散熱要求的前提下綜合考慮散熱器的體積、重量和成本。 電源系統(tǒng)可靠性熱設(shè)計與熱分析實驗實驗報告電源系統(tǒng)可靠性熱設(shè)計與熱分析實驗班級學(xué)號姓名實驗時間2011/10/21 目 錄1. 實驗?zāi)康?12. 實驗儀器 13. 實驗原理 1. 電源系統(tǒng)組成及工作原理 1. 電源系統(tǒng)設(shè)計要求 1. 電源系統(tǒng)組成及工作原理 1. 功率器件的降額設(shè)計 1. 電源系統(tǒng)的熱設(shè)計 1. 功率器件散熱器的優(yōu)化設(shè)計 1. 散熱器的特性 1. 散熱器優(yōu)化設(shè)計 1. 散熱器的優(yōu)化實施 1. Qfin軟件簡介 14. 實驗內(nèi)容與測試數(shù)據(jù) 1. 實驗內(nèi)容 1. 器件參數(shù) 1. 實驗步驟 1. 電路熱測量及計算 1. Qfin軟件優(yōu)化散熱器 15. 實驗結(jié)果分析與總結(jié) 16. 實驗心得體會 1201. 實驗?zāi)康脑诤娇蘸教煸O(shè)備中，功率器件是大多數(shù)電子設(shè)備中的關(guān)鍵器件，其工作狀態(tài)的好壞直接影響到整機可靠性。以散熱器質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)，達到功率器件與散熱器的最優(yōu)匹配。u 變壓器：按照設(shè)計要求變壓器的輸出端共五個抽頭，三條輸出是雙17V，另兩條輸出為10V輸出。表 2電源系統(tǒng)元器件參數(shù)名 稱編 號參 數(shù)備 注變壓器T輸入電壓:220V輸出電壓:雙17V,10V整流器T13AT23A電壓調(diào)整器U1(LM317)結(jié)溫: 0℃~120℃U2(LM337)U3(LM7805)結(jié)溫: 0℃~125℃電阻器R011kΩR021kΩR1可變電阻器R2R3100ΩR4240ΩR520Ω,20W大功率電阻器R620Ω,20WR710Ω,15WR820Ω,20WR920Ω,20WR1010Ω,15W電容器C12200μF電解電容器C22200μFC510μFC610μFC9220μFC10220μFC113300μFC13220μFC3C4C5C8C12C14開關(guān)K1K2K3. 功率器件的降額設(shè)計降額設(shè)計是將元器件進行降額使用，降額使用的器件可延緩和減小其退化，從而提高了器件的可靠性，從而也提高了系統(tǒng)的可靠性。此時，工作應(yīng)力的變化對其失效率有明顯的影響，設(shè)計上也容易實現(xiàn)，并且在設(shè)備體積、重量和成本方面不會付出太大的代價。在本電源系統(tǒng)設(shè)計中，通過改變集成穩(wěn)壓器的輸出電流，從而達到降額使用。因此熱設(shè)計就是要在充分掌握各種導(dǎo)致熱失效的參數(shù)的前提下，以較少的冷卻代價獲得高可靠的電子設(shè)備。以往的工程經(jīng)驗只是單純從功率器件功耗和尺寸大小的角度，任憑經(jīng)驗粗略選擇散熱器，沒有對散熱器進行優(yōu)化設(shè)計，這樣做的結(jié)果可能導(dǎo)致所選散熱器的散熱能力過盈或不足。從而最大限度的滿足航空航天設(shè)備的要求。在散熱器的選用或設(shè)計過程中，對基座的考慮主要注意兩個方面：基座的強度和基座加工的難度，基座的厚度如果太薄，雖然可以減輕散熱器的質(zhì)量，但太薄的基座不能滿足強度的要求，而且還不易于加工。所以很難有精確的數(shù)學(xué)表達式能夠用來計算散熱器的熱阻，而得到散熱器的熱阻通常采取的辦法是實際測量。體積大，比較笨重，而且成本高。散熱器的優(yōu)化問題是一個有約束的多變量非線性問題。所以，實際工程優(yōu)化中優(yōu)化變量選取散熱器易于加工制造的幾何參數(shù)，基座的尺寸一般不易改變，因此一般不考慮改變基座的幾何參數(shù)，而選取肋片參數(shù)作為優(yōu)化變量，比如散熱器的肋片長度或者高度等。對于航空航天領(lǐng)域某些設(shè)備的特殊要求，使用優(yōu)化后的散熱器要按照優(yōu)化結(jié)果在散熱器生產(chǎn)廠家定做，沒有特殊要求的，選用最優(yōu)散熱器尺寸附近的散熱器即可，但得遵循選大不選小的原則進行選擇。它還提供了全局和局部等多種類型的邊界條件，能夠解決強迫對流、自然對流、幅射、定常和非定常等多種熱物理模型。：表 散熱器設(shè)計和優(yōu)化的參數(shù)nFin thickness 肋片厚度n Fin height 肋片高度n Number of Fins 肋片的數(shù)目nBase thickness 基座的厚度nExtrusion length 拉伸長度nHeat Source Load 熱源選擇nApproach Air Speed 空氣流速nWeight散熱器的重量等。. 器件參數(shù)表 元器件參數(shù)表器件類型器件編號器件參數(shù)附注變壓器T220V輸入雙17V，10V輸出整流橋T13AT23A穩(wěn)壓塊LM317結(jié)溫范圍：0～120℃LM337LM78050～125℃電阻R011KR021KR1可變電阻R2R3100R4240R520Ω20W功率電阻R620Ω20WR710Ω15W器件類型器件編號器件參數(shù)附注電阻R820Ω20W功率電阻R9
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