热设计总的要求是通过对电子产品进行热分析、热设计与热测试，以建立起与设备可靠性要求及分配给每一个元器件的失效率相一致的环境温度控制系统，使电子元器件周围和电子元器件本身的温度不超过 最大的指定范围。热设计的主要工作是通过各种方式实现热量传递。热量传递的动力是温差的存在，热量总是从高温区传向低温区，且高温区发出的热量必定等于低温区吸收的热量。热量的传递过程可分为稳定过程和不稳定过程两类：凡是物体中各点温度不随时间而变化的热传递过程称为稳定热传递过程；反之则称为不稳定过程。热量的传递有三种基本方式：传导、对流换热和辐射换热。磁悬浮鼠标
传导指物体直接接触时，通过分子间动能传递进行能量交换的现象。其计算公式为：
Q=KA △t/L (1)
其中，Q—传导散热量，W K—导热系数，W/m.℃
A—导体垂直于传热路径的横截面积，m2△t—传热路径两端温差，℃L—传热路径长度，m
注：常用物质的导热系数：铜：330-380W/m.℃；铝：150-204W/m.℃；空气：0.02-0.03W/m.℃
T1、T2—分别为物体和环境的绝对温度，K
热设计的原则依据上述传导、对流和辐射计算公式来优化各项参数保证Q （散热量）达到理想要求。
2 电视机热设计原则
随着电子设备向高集成度方向发展，系统的热功率密度越来越大，因此热设计在整个产品设计过程中至关重要，热设计的好坏直接决定产品的成功与否。在电视机产品设计中，热设计同样
无法正常工作。随着温度升高元件失效率明显上升，要想获得更高的可靠性和稳定性，必须让器件工作在80度以下。要达到这个目标，热设计工程师必须要有全局观念，对整个系统的散热进行合理处理。为了达到热设计要求，针对电视机系统可参考如下设计原则：（1）合理布局发热源。LED 电视主要消耗能量的器件为LED 灯条，LED 灯条在工作时带来的热量占有了电视机内部热量的80%～90%，因此其它元器件需尽量远离LED 灯条的发热区域。针对侧光式LED 灯条，应选择将主板与电源板放在距离灯条较远的位置；针对直下式LED 灯条则需要在主板的LED 灯之间加入较好的反光膜和隔热膜，防止热量辐射导致主板温度升高。（2）合理设计PCB ：①功耗大的器件尽量靠近PCB 板上的大面积地层铜箔，借助铜箔散热；有些BGA 芯片的中间部分焊球是专门设计来散热的，因此一定要接到地层上。②PCB 板上功耗大的器件，放在出风口附近；热敏感器件，放在进风口附近；不要将发热器件相互靠得太近，更不要将高的元器件挡在功耗大的器件前面；对于功率密度高的器件，建议不要靠压在PCB 的铜箔上散热，而要立起来，用散热器散热；功耗大的器件立起来自然散热时，建议将面积大的散热面与空气流动方向平行。③PCB 板上的元器件加散热器时，要注意使散热器的肋片方向与气流方向平行，对于确实无法保证这点的，可以使用对气流方向不敏感的指型散热器。（3）合理选用散热片。散热片的外形对散热效率影响较大，针对目标器件选取散热片时，可先对散热片外型进行 几何多元模拟分析，直至满足设计要求。将该散热片各项参数输入散热片计算器，如图1所示，根据上述散热片的参数可以模拟计算出散热片表面温度为97.7℃、温升为71.7℃、热阻为17.9℃/W。通过运用散热片计算器，可以在综合考虑空间、成本、标的热量等因素，来调整散热片的物理尺寸和涂层参数，使其达到最佳使用效果。
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在设计过程中就能预测到各元器件的工作温度值，这样就可纠正不合理的布排，取得良好的布局，从而可以缩短设计的研其次，经过若干次的改进设计，设计工程师可以对电子设备进行有效的热控制，使它在规定的温度极限内工作，从而可以提高电子设备的可靠性。
ICEPAK 对电视机进行热仿真，首先建立仿真模型，以电视机内部主板采用203mm×112mmPCB 板为标的，输入PCB 板相关参数以及电器元件的运行特性，建立仿真热模型。然后建立控制由于没有采用风扇等对流方式来强制散热，所以采用自然散热控制模型。通过对ICEPAK 增加重力加速项，ICEPAK 会自动Boussinesq 假设模拟自然对流流场，为了让模型周围的空必须把整个计算域取得中够大，ICEPAK 设定如下：设需要模拟的模型三维上最大尺寸为L，重力为Y，则Cabinet 外边界距离模型相应外壁距离有这样的规定：Y+>2L，也就是自然对流浮力上方空间大于2L；Y->L，也就是浮力下方空间大于L；其它四个方向距离大于0.5L。ICEPAK 会求解空气场使用固---流耦合条件自动计算表面对流换热量。最终模型分析结果如图2
图2 PCB 板温度分布示意图
电视机作为整机系统，除了进行对PCB 单板仿真分析外还需对整机温升进行初步分析。根据能量守衡定量，热传导、热辐射的计算公式，可以对电视机散热进行模拟分析。产品输入已知参数，通过软件可计算出整机内部温升。件可以根据对多台机器进行实测然后对输出结果进行校正，模拟计算出结果与实际值之差在误差允许范围内。
4 总结
高温对电子产品的影响有：绝缘性能退化；元器件损坏料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落等。
在我公司设计的产品中也有许多故障机器是由于热设计不当导致批次性质量问题，因此研发部门需加强对热设计的研究与攻关，建立标准的热设计流程和规范，完善热设计测试标准。热设计是一项复杂的工作，进行实际操作时，除了对整机、PCB 板进行模拟分析外，厂家提供芯片级的热设计模型，这样才能保证模拟分析的准确性。
参考文献
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[2]电子产品组件可靠性热设计指南Q/ZX 23.010-1999.
得到的结果通过时间与速度、列车运行状态以及发生故障的工况联系到一起
[6]
。
热流道系统6 结论
通过以上分析及测试方法，轨道交通行业工程师可以获取列车车厢内不同位置的电磁环境数据，得到设备正常工作时产生的电磁干扰电平，为研究车内的电磁环境以及系统间的电磁兼容性打下基础。此类采样方法，也可以拓展到列车各个关键部位，所采集的信号，可以直接应用到仿真分析、故障模拟、问题排查以及细化测试中，为轨道交通电磁兼容领域深入研究打下基础。
参考文献
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