DC/DC電源模塊散熱器的設(shè)計(jì)及熱分析

　　溫度是影響DC/DC電源電路可靠性的重要因素之一。高、低溫及其循環(huán)會(huì)對(duì)大多數(shù)電子元器件產(chǎn)生嚴(yán)重影響。它會(huì)導(dǎo)致電子元器件的失效，進(jìn)而造成電源整機(jī)的失效。多芯片模塊(MCM)和高密度三維組裝技術(shù)的出現(xiàn)使得電子設(shè)備的熱流密度越來(lái)越高。科學(xué)合理地設(shè)計(jì)電子設(shè)備以滿(mǎn)足其熱性能的要求在電源模塊設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。熱管具有一種高效的傳熱能力，配以合理散熱鰭片，將提高散熱器的散熱效果。本文以數(shù)值傳熱理論為基礎(chǔ)，通過(guò)3D設(shè)計(jì)軟件Solidworks建立一套DC/DC電源模塊的散熱器模型，并利用熱流分析軟EFD.Pro對(duì)電源模塊進(jìn)行熱分析仿真技術(shù)研究。

　　引言

　　隨著電子元器件的小型化、微小型化，集成電路的高集成化和微組裝等的發(fā)展，元器件、組件的熱流密度不斷提高，熱設(shè)計(jì)也正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1]。電源散熱結(jié)構(gòu)的好壞直接影響到電源系統(tǒng)能否長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。以傳熱學(xué)和流體力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合電子設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理高效的散熱裝置，輔以先進(jìn)的熱分析軟件仿真研究，為電子設(shè)備創(chuàng)造出一個(gè)良好的工作環(huán)境，確保發(fā)熱元器件以及電源系統(tǒng)在允許的溫度下能夠穩(wěn)定可靠地工作。

　　資料表明，為保證工作穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命，芯片的最高溫度不得超過(guò)85℃[2]。器件的工作溫度每升高10℃，其失效率增加1倍[3]。為保證電子設(shè)備正常運(yùn)行的安全性和長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，采用適當(dāng)、可靠的方法控制電子元器件的溫度，使其在所處的工作環(huán)境條件下不超過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行要求的最高溫度。

　　DC/DC電源模塊熱分析流程

　　1)分析電源電路的布局結(jié)構(gòu)，然后確定主要發(fā)熱元器件。

　　2)分析電源電路對(duì)應(yīng)的熱路，確定傳熱途徑，繪出等效的熱模型。

　　3)利用Solidworks建立該電源散熱器的3D模型，然后利用專(zhuān)業(yè)熱仿真軟件EFD.Pro，根據(jù)流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)原理，結(jié)合實(shí)際的熱邊界條件，對(duì)建立的模型進(jìn)行仿真模擬。

　　4)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行仿真模擬，分析其模擬結(jié)果是否符合電源正常工作的要求。