電子設備的案例
基于Simdroid電子散熱模塊的電子設備機箱散熱設計與優化
一、背景介紹
熱設計就是通過合理的散熱方式保證良好的熱環境，確保電子設備可靠的工作。隨著電子技術的迅速發展，電子設備的結構越來越復雜，且越來越趨于小型化，散熱問題成為了影響設備可靠性的重要因素。據統計，電子設備有超過一半的故障是由過熱引起的，并且故障率會隨溫度升高成指數式增長。為了有效避免電子設備機箱內溫度過高，影響電子器件正常工作，在結構設計時就需要考慮散熱。傳統方法是根據指標要求和工程經驗設計出樣品，做出樣機后用環境試驗測試，根據測試發現的問題進行設計改進，不斷循環得到合格產品，其研制周期和成本都普遍較高。
圖1 典型電子設備機箱結構（圖片來自網絡）
機箱機柜裝配了大量電控組件，這些組件在使用過程中散發大量熱量，如果不及時有效地將這些熱量散發到環境中，將導致設備內元器件或部件溫度過高，影響設備運行性能，甚至引發器件損壞，降低整體設備的穩定性和壽命。目前電子設備的散熱方式可分為自然散熱、風冷散熱、液冷散熱、熱電制冷和熱管冷卻等。
風冷散熱一般指采用風扇、空調等設備對機箱機柜進行散熱，其主要特點：
（1）風冷系統簡單可靠、安裝方便、故障率低，在北方部分城市的冬季還可以利用自然冷源對機柜進行散熱；
（2）風冷散熱的本質是將設備產生的熱量轉移到環境中，成本遠低于其他散熱方式；
（3）散熱效率相對較低。風冷散熱通過機箱內散熱器及外表面對機箱內電子設備散熱，散熱效率較低；
（4）散熱風扇噪聲較大，影響使用者體驗。
圖2 典型風冷系統結構圖（圖片來自網絡）
液冷冷卻通常是指利用液體冷卻介質對機柜進行冷卻，液冷冷卻系統通常包括直接水冷系統、水冷背板系統和環路熱管系統等，其主要特點：
（1）散熱效率高。液冷散熱功率可達200 W/cm2，是風冷散熱的20 倍；
（2）噪音低。
展開 平流層電子設備的散熱問題研究結論
平流層電子設備的散熱問題關系到高功率密度電子設備在平流層飛行器上的應用與安全運行。
（1）太陽輻射、風速以及電子設備自身功率對電子設備的溫度特征具有重要的影響。在一天24 h 中,電子設備溫度發生規律性變化。在白天,電子設備溫度先上升,中午12:00 達最大,然后下降,夜晚基本維持穩定。不同風速下,電子設備各元件的溫度分布規律相同,溫度隨風速增大而降低,風速越大,降幅越小。
（2）平流層20 km 處,強迫對流和輻射都會影響電子設備的散熱,風速為3 m/ s 時,電子設備對流散熱量占51.8%,風速為15 m/ s 時,對流散熱量占87.9%,在進行熱設計時需要綜合考慮這兩個因素的影響。
（3）對于平流層電子設備而言,強迫對流和輻射兩種散熱模式都會影響電子設備的溫度,且對流散熱是主要因素。
展開 汽車電子資料領取 | 電動汽車的輪轂馬達及驅動電子設備
與被封閉在底盤內部，并由線圈懸架和減震器緩沖的單個馬達相比，輪轂馬達、電子驅動設備和機械組件也處于更惡劣的工作環境。
嚴酷的環境
車輛中的簧下零部件都處在最嚴酷的工作環境，它們會受到由道路引起的震動和沖擊，容易被道路碎屑影響，并可能暴露于道路處理過程中產生的水和鹽分等腐蝕性液體。相鄰的摩擦制動器會生熱，輪轂馬達及其驅動電子裝置即便能效很高，也會產生很多熱量。為了保持較長的使用壽命和可靠運行，輪轂馬達及其組件必須非常堅固可靠，任何失效導致的鎖死甚至突然失去動力都可能是致命的。當然，它們需要滿足汽車質量標準 ISO 26262，對于功能安全和系統，必須達到汽車安全完整性等級（ASIL）D 的最高級別。各個組件需進行適當的認證，來自合格汽車電子供應商的被動和主動元件需要通過 AEC-Qxx 認證，而設計和制造則必須滿足生產部件批準程序（PPAP）層面的 ISO/TS 16949 質量標準。
驅動電子設備
盡管技術進步實現了馬達的小型化，但在輪轂中嵌入馬達時，驅動電子設備總是成為尺寸和重量方面的考慮因素。其中所用的牽引馬達大多為永磁同步馬達（PMSM），需要在脈沖寬度調制（PWM）控制下通過半導體開關的“橋式”布局實現三相變頻驅動。電橋在高頻下開關，其輸出有效幅度由脈沖寬度設置，以滿足轉矩的需求（見圖 3）。
圖 3：使用 MOSFET 的電動汽車馬達驅動
電動汽車同樣也遵循通常的保守方法，到目前為止，其設計主要使用 IGBT 作為開關，該技術于 1960 年代開始出現，盡管經過多年改進，但由于器件開關時的更高頻率意味著每秒更多的瞬態（transitions），從而導致更多的損耗，由此產生的損耗限制了達到合理效率所需的橋 PWM 時鐘速度。
展開 【產品設計】電子設備中該如何選取散熱風扇的參數？這篇絕對是干貨！
1 引言
隨著電子技術的飛速發展，當今的電子設備如不考慮熱設計，通常會產生過熱現象。強迫空氣冷卻作為比較經濟、方便的冷卻手段在電子設備熱設計中得到了普遍應用。而運用強迫空氣冷卻電子設備的首要任務是選擇合適的風扇來提供足夠的冷卻空氣。
用于電子設備冷卻的風扇有各種類型，如槳式風扇、管狀軸流風扇、葉翼軸式風扇以及離心式鼓風機等。槳式風扇是最簡單的風扇。管狀軸流風扇比較常見，尺寸種類較多并且價格不高，這種風扇通常用在要求噪音低、壽命長及成本低的場合。
葉翼軸式風扇旋轉速度高，噪音高，這種風扇通常用于冷卻熱密度高、又必須工作在惡劣熱環境和振動環境的電子設備。
離心式風扇能提供高的靜壓，但一般噪音較大。在選擇風扇時首先要根據尺寸、風向、噪音以及各種風扇的特點確定風扇的種類。
2 風扇曲線
風扇的所有空氣動力學特性可以用圖1的風扇特性曲線描述。
從曲線的右邊向左看，風扇從正常工作狀態到因動力不足而滯止。在這一過程中的風扇仍傳輸空氣，但靜壓上升的同時體積流量減小，噪音增大。
從能量的觀點有助于理解風扇的特性曲線。在滯止點，風扇的勢能最大。在自由輸氣狀態，風扇的動能最大，因此流量最大。
風扇選擇的原則是在一個特定的系統中，給定的風扇只可能在一定壓力下提供一定流量。這一工作點決定于風扇的特性曲線和系統流量、壓力曲線的交點。
圖1分別列出了高、低系統阻力的工作點。選擇的風扇最好工作在高的流量、低的壓力以保持馬達的效率避免失速。每個強迫空氣冷卻的電子設備都要設法減小空氣流動的系統阻力。
展開 
用于井下電子設備的混合熱管理系統
對于特定儀器，測井儀內部的井下電子設備的溫度在工作期間需要限制在 100 °C 以下。如果沒有熱保護，由于高溫環境和自生熱量的雙重影響，電子設備的溫度將很快超過溫度極限。因此，對普通電子設備實施有效的熱管理以確保其安全穩定運行變得非常重要。
02
成果掠影
近期，華中科技大學能源與動力工程學院羅小兵教授團隊提出了一種使用液體冷卻和相變材料（PCM）用于井下電子設備的混合熱管理系統，以延長工作時間。在該系統中，PCM和冷板內部分別布置螺旋管和S形管以加強熱交換。為了研究該系統的性能，研究團隊使用有限元方法進行瞬態流動和傳熱模擬。結果表明，歸因于液體冷卻的引入，混合熱管理系統將電子設備的運行時間從 230 分鐘增加到 450 分鐘。電子器件和 PCM 之間的最大溫差從 30 °C 降至 2 °C。此外，該研究還探討了流量、螺旋管間距、加熱功率和環境溫度對溫度控制性能的影響，為測井儀器的設計和優化提供了指導，對于縮短測井儀器的研發周期具有重要意義。相關研究成果以“A hybrid thermal management system combining liquid cooling and phase change material for downhole electronics”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
03
圖文導讀
圖1 關于井下電子學的HTMS的物理模型。
圖2 所選LMPA的DSC測試曲線。
展開 電子設備熱設計- 電子設備的組合傳熱模式
一、電子設備的組合傳熱模式
盡管我們已經詳細介紹了三種傳熱模式，但在實際工程中，我們通常會看到三種模式同時結合的情況。例如，在計算機芯片中，熱量以平行路徑從結傳導到外殼和引線。然后，熱量從引線傳導到電路板，并從外殼傳導到散熱器。同時，導線和散熱器中的熱量被對流到空氣中并輻射到周圍環境中。
如下圖所示三種模式下用于傳熱和熱阻的方程。
解決組合模式問題的最簡單方法是建立電阻網絡。通過這種方式，我們可以圖形化地檢查同時、并聯和串聯傳熱的每種模式的路徑。
當熱量通過單一材料的單個壁傳導時，熱傳導速率和熱梯度是恒定的。然而，當熱量在不同材料的串聯路徑中傳導時，每種材料的溫度梯度都不同。檢查三種材料串聯的復合墻，如下圖所示。
對于更常見的串聯和并聯熱流組合問題，如下圖所示，通過由串聯和并聯熱流路徑組成的壁的熱傳導，我們可以看到并聯材料的熱阻。
在涉及傳導和對流串聯傳熱模式的電子冷卻問題中，如下圖所示，電子模塊中的傳導和對流。硅芯片封裝在環氧泡沫絕緣體外殼中。大部分的熱傳遞是通過模具表面進行的。所以當我們知道熱耗率時，我們通常必須確定設備的溫度升高。
二、大功率IGBT模塊DBC襯底的熱仿真分析
IGBT功率模塊是電子產品的基礎部件之一，在工業電子升級過程中發揮著至關重要的作用。它被認為是電力電子行業的CPU。IGBT結合了GTR和功率MOSFET的優點。IGBT功率模塊是電力系統的核心部件，其性能對應用系統有著至關重要的影響。影響功率模塊性能和應用的因素包括：功率密度、功率損耗、運行速度、可靠性、使用壽命、體積、重量和成本等，主要取決于芯片技術和封裝理念、技術和制造工藝。
由于功率半導體器件處于工作狀態，芯片流過數百安培的電流。
展開 FloTHERM在確保航空電子設備產品可靠性中的應用
FloTHERM在確保航空電子設備產品可靠性中的應用
一、設計挑戰
現代航空電子設備產品的功率與熱消耗量正日益增大，為確保該類設備產品的可靠性，設計出相應的冷卻系統已絕對成為當務之急。我們的首要設計目標是“重量最小化、空間最優化”，而熱管理是最為普遍的設計瓶頸。為了將可能導致失敗的因素減少到最低限度，無論何種情況，我們都避免使用散熱扇。因此，熱管理是設計最初階段最大的挑戰。
二、解決方案和益處
在制作成本高昂的樣機原型之前，Tecnobit公司的工程師采用FloTHERM進行穩態和瞬態熱流仿真并預測系統熱反應。這樣做的關鍵好處在于能節省大量時間與金錢，并且保證不會將時間浪費在創立不可實施的產品模型上。由于功能強大、便于使用，FloTHERM已經成功地在絕大多數熱電子工程師中樹立了良好的聲譽，成為Tecnobit的標準熱設計工具。此文中的插圖展示的是Tecnobit設計出的一種特殊機箱，該機箱能使航空電子設備產品被裝在一個縮減的空間內（最大尺寸約10公分）。該系統完全封閉，因此如何增強傳導、輻射以及與外層的自然對流使傳熱效率最大化就成為關鍵。就散熱方面而言，初步設計顯然不盡如人意。為強化電子元件與機箱壁之間的熱傳導，Tecnobit對機箱內部結構進行了改良。同時，為加強與外部環境的對流和輻射交換，Tecnobit還采用特殊的散熱片、噴沙處理和靜電噴涂技術改良機箱外層。所有的設計方案在無需建立樣機原的前提下進行評估，并且FloTHERM仿真技術能使我們在很短的時間內優化熱設計方案，并將元件交合點的溫度與初步設計相比降低40℃。
Tecombit航空電子設備機箱
三、客戶證言
“FloTHERM對我們極其重要，它幫助我們弄清楚、并優化在航空器內惡劣的條件下電子元器件與周邊環境間各種傳熱途徑和機制。
展開 電子設備熱設計(Thermal Design of Electronic Equipment)-7 熱設計與流體動力學
利用增材制造，研究人員在單個部件中創建了一個空氣噴射冷卻系統，該系統可以將高速空氣引導到多個電子熱點上。研究人員用堅固的聚合物材料制造了冷卻系統，這種材料可以承受高速空氣噴射帶來的惡劣條件。
目前，大多數電動汽車都使用水平冷卻技術，但隨著功率密度的增加，這些冷卻方法將變得不足。由于熱性能的改善，液體射流沖擊是一種有吸引力的冷卻技術，已經進行了數值測試和實驗實現。盡管目前尚未在工業上實施，但研究表明，作為一種熱管理技術，它取得了非常有希望的結果。
下圖所示的是汽車電子設備使用射流沖擊部件和系統概述：（a） 噴射孔（b） 射流沖擊歧管（c） 增強型表面（d） 安裝在動力模塊上的射流沖擊歧管，（e） 射流沖擊功率模塊冷卻的真實實例（f） 車輛冷卻回路
射流沖擊設計、制造方法、功率模塊中的材料和有效冷卻表面積都對冷卻功率電子器件時的傳熱系數有影響。然而，射流沖擊已被證明可以將模具的最高溫度和模具之間的溫差保持在臨界值以下。在電力電子模塊的傳統射流沖擊設計之上，先進的射流沖擊技術可以應用于更高的傳熱率，包括噴射射流和合成射流。
電力電子設備的有效熱管理對于可靠性和提高功率密度至關重要。在隨著下一代電力電子設備實現寬帶隙器件，增加的熱通量將需要更先進的冷卻策略。射流沖擊作為一種先進的電力電子冷卻技術，由于其在高熱通量應用中的熱性能得到了證實，未來必將得到更廣泛的應用。
文章來源：CAE工程師筆記
展開 研究稱在飛機貨艙中過熱電子設備或引發嚴重火災
（原標題：美研究稱在飛機貨艙中過熱電子設備有引發嚴重火災風險）
資料圖：飛機貨艙
據美國“僑報網”8月2日報道，一項最新的美國政府研究顯示，托運在飛機貨艙中的個人電子設備有過熱燃燒的危險，這可能導致飛機的滅火系統失靈，從而引發無法控制的火災。
監管機構曾認為，單片鋰電池起火的威脅會被客機貨艙中的阻燃氣體擊垮。但美國聯邦航空管理局(Federal Aviation Administration)進行的測試發現，這種滅火系統無法撲滅與其他高度易燃物質結合在一起的電池火災，比如氣溶膠罐內的氣體或旅客通常攜帶的化妝品。
這項研究凸顯了鋰電池不斷增加的風險。從手機到游戲設備，鋰電池越來越多地被用于為各種設備供電。可充電鋰電池的散裝運輸已經在客機上被禁止。
美國管道和有害物質安全管理局的國際項目協調員杜安 普方德(Duane Pfund)1日在華盛頓特區的一個航空安全論壇上說，“鋰電池起火可能會導致危及飛機整體安全的問題。”
美國聯邦航空局2017年曾進行過另一項有關調查，該調查結果促使政府對聯合國國際民用航空組織發出要求，讓后者呼吁禁止在托運行李中放置比手機大的電子設備。但普方德稱，這一舉措未能奏效。
美國航空公司飛行員協會(Air Line Pilots Association)危險品項目負責人斯科特 施瓦茨(Scott Schwartz)說：“不管怎樣，我們必須應對這些危險。”該協會是北美最大的飛行員工會，近日正在召開年度安全會議。
來源：環球網
展開 直播 | 電子設備熱管理
4月7日 | 【Ansys*恩碩科技】電子設備熱管理
簡介：
請問您是否在為產品溫升過高煩惱？
請問您是否嘗試改進產品散熱/冷卻設計，但是效果并不理想？
請問您是否想熟練掌握電子熱仿真軟件Icepak的操作技巧，用來提升您的工作效率或自身專業技術水平？
本場網絡研討會將主要介紹Ansys Icepak基本功能以及其在電子設備熱管理上的應用案例。
合作伙伴：武漢恩碩科技有限公司
時間：16：00
地點：線上
費用：免費
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/e4d29dbe?source=jishulink
4月14日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
簡介：開關電源(SMPS)是重要的電力電子設備，廣泛應用于各類消費電子、工業自動化、電力設備、航空航天、軌道交通等領域。開關電源的研發通常需要關注它的電路功能實現、損耗、發熱及EMC等問題。
展開 南亞電子展：2026年印度國際電子元器件及生產設備展覽會
展會名稱：2026年印度國際電子元器件及設備博覽會 —— 德國慕尼黑電子展分支展
英文簡稱：ep India (electronica / productronica India 2026)
展覽日期：2026年9月16日—18日
展覽地點：印度班加羅爾國際展覽中心
展品范圍：傳感器、繼電器、電機、線纜、開關、半導體、連接器、被動元件、電機、線纜、系統集成及子系統、ED/EDA測試測量技術、顯示設備、電源、材料處理、原件生產、PCB及相關電路板生產設備、焊接技術、封裝工藝等
主辦單位：德國慕尼黑博覽會公司
支持單位：印度政府通訊信息技術部、印度電子工業協會（ELCINA）、印度電子設備制造及銷售商協會、印度印制電路板協會、印度半導體協會
展覽周期：每年一屆
展出面積：55000平方米
中國地區代理：廣州勵智穎展覽服務有限公司
“印度電子元器件展 electronica India”系“德國慕尼黑國際電子展electronica 以及productronica”在印度的分支展會，已經在印度成功舉辦了十八屆。得益于慕尼黑電子展5800多家參展商和200000多名參觀觀眾的強大數據庫，以及深厚的行業背景，“ep India”自首次舉辦以來，得到了迅速的發展，規模不斷壯大，已成為整個南亞地區專業的電子元件及生產設備展。
為了給參展企業帶來更多商機，自2011年起,ep India展以巡回展的形式，交替在班加羅爾和新德里舉行。無論首都新德里，還是軟件電子業重鎮班加羅爾，都將為電子企業提供巨大的市場機遇。新德里享有眾多優勢，很多電子行業的巨頭，如LG, Samsung, Philips, Panasonic及Haier都在新德里設有公司。
展開 
道路車輛電氣和電子設備環境應力試驗 附ISO 16750-3-2012 Mechanical loa
環境應力測試
道路車輛電氣和電子設備可執行的環境應力測試可分為兩大類：機械環境應力測試和氣候環境應力測試。機械環境包含的測試有：正弦振動 測試、隨機振動測試、機械沖擊測試、自由跌落測試、 溫度-濕度-振動三綜合測試等。氣候環境包含的測試 有：高低溫測試、恒定恒濕測試、溫濕度循環測試、冷 熱沖擊測試、快速溫變測試、防塵（防護）防水測試、 太陽輻照測試、氙弧燈老化測試、鹽霧測試（中性鹽 霧、酸性鹽霧、銅加速乙酸鹽霧）、循環鹽霧腐蝕測 試、冰水沖擊測試、高壓射流清洗測試、蒸汽噴射測 試、耐化學試劑測試等。
機械環境應力測試
振動測試是模擬汽車電子電氣設備在運輸、安裝及 使用環境中遭遇到的各種振動環境影響，用來評定汽車 電子電氣設備在預期環境中的抗振動能力。一般振動分 為隨機振動和正弦振動兩大類。正弦振動試驗應用在考 察汽車電子電氣設備的耐振動性時，主要是模擬發動機 或者變速箱產生的正弦激勵。一般這些激勵按頻率變化 又有定頻和變頻之分，因此正弦振動中常用定頻振動及 掃頻振動來模擬此類實際狀況。隨機振動則主要是模擬 汽車行駛在公路上時各零部件遭受的振動環境。一般隨 機振動適用于本身固有頻率較高或者分布在較寬頻帶的 電子電氣設備，總體考察這些設備的抗振動性能。
機械沖擊測試通常用來考察汽車電子電氣設備在遭受劇烈的、瞬間的機械應力作用下，設備整體結構上的抵抗能力。機械沖擊測試的目的是為了檢 測出設備在結構上的薄弱環節，驗證其整體結構完整性。
溫度-濕度-振動三綜合測試則是將溫度、濕度、振動三種應力同時集中作用于汽車電子電氣設備上，綜合考察設備抗溫濕度及振動應力的能力。
展開 電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其
電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其性能、適配性及性價比成為關注重點。本次調研聚焦市場主流設備，重點研究森木磊石最新推出的 單價2.48萬的EGBox Nano 入門級 HIL 仿真器，探究其在電力電子教學科研場景中的應用價值。
二、電力電子教學科研設備市場現狀
目前，電力電子教學科研設備市場品牌多樣，既有國外的 Opal-RT、dSPACE、Typhoon 等老牌廠商，也有國內森木磊石等企業。國外產品技術成熟，但價格高昂、售后響應慢；部分國內產品在功能適配性上存在不足。高校與科研機構亟需一款兼具性能、教學適配性與高性價比的設備，以滿足實驗教學、科研創新的需求。
三、EGBox Nano 產品分析
（一）核心優勢突出性價比
1、極致便攜，顛覆傳統
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統實驗設備的笨重形態，便于課堂移動教學與學生自主實踐。
2、聚焦教學，全面實用
精準適配高校電力電子與電機控制課程實驗教學體系，涵蓋 單相橋式可控整流、三相橋式有源逆變、永磁同步電機控制 等 20 + 實驗內容，覆蓋電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等專業需求。
3、價格親民，資源普及
售價僅 ￥2.48w，相比進口設備成本大幅降低，助力高校以更低投入實現實驗教學資源的普及，緩解教學設備經費壓力。
展開 無毒的絲狀病毒：有助于電子設備快速散熱！
未來，它將有助于開發由病毒和各種天然的分子組成的電氣和電子設備。
2007航空電子設備維修研討會（AMC）第58屆年會
時間：2007年4月2日~5日
地點：美國亞利桑那州菲尼克斯市Hyatt Regency Phoenix
主辦單位：Honeywell
AMC會議簡介：
AMC是航空電子設備維修研討會的簡稱，它由Aeronautical Radio, Inc. (ARINC)公司主辦，是航空運輸產業的一件盛事。AMC的目標是通過交流技術信息提高航空電子設備地維修和保障技術，進而提高其可靠性、降低其維修費用。
2007 AMC征文通知：
AMC指導組將于2006年10月初開會討論AMC2007年會事宜，技術類文獻主題將在該會上審查。如果你希望自己的主題成為會議主題之一，請將你希望討論的題目和大綱寄給Samuel.Buckwalter。其截止日期為：2006年9月27日。AMC論文要求在線提交，論文格式可從網站下載。
重要日期：
論文提交截至日期: 2007年1月11日
AMC程序郵件通知日期： 2007年2月16日
Volare獎提名截止日期： 2007年2月19日
旅館預訂截至日期： 2007年3月10日
AMC最終程序郵件通知日期：2007年3月16日
網址：http://www.arinc.com/amc/upcoming/index.html
展開 