本文關(guān)鍵詞：差分進(jìn)化算法在印刷電路板熱布局優(yōu)化中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 電子元件 差分進(jìn)化算法 優(yōu)化布局 ANSYS 紅外熱成像儀

【摘要】：印刷電路板在電子通訊設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、家用電器等方面廣泛應(yīng)用。近幾十年來(lái),電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,電子元件的尺寸逐漸縮小,電子元件排布越來(lái)越密集,使其散熱面積減小,而電子設(shè)備熱耗散持續(xù)增長(zhǎng)。如果電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量沒(méi)有被及時(shí)擴(kuò)散,溫度將會(huì)上升,電路板容易產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象,導(dǎo)致電子元件失效或燒壞。因此,對(duì)電力電子設(shè)備進(jìn)行熱分析與熱設(shè)計(jì),加速其散熱,能夠提高設(shè)備的可靠性,具有非常重大的意義。本文應(yīng)用一種改進(jìn)的差分進(jìn)化算法優(yōu)化電路板中電子元件的布局,從而達(dá)到降低電路板溫度的目的。首先,本文運(yùn)用微元體熱平衡法建立印刷電路板中電子元件的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用微元體熱平衡法分析了電子元件的熱傳遞過(guò)程,特別是對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,從而發(fā)現(xiàn)溫度升高的原因以及解決的方法。以假設(shè)的已知參數(shù)為依據(jù),建立電路板的熱平衡方程后,在MATLAB軟件中求解出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)溫度值。此外,以一塊實(shí)際電路板為例,運(yùn)用理論求解出溫度與實(shí)際溫度比較該方法的準(zhǔn)確性。其次,本文對(duì)差分進(jìn)化算法進(jìn)行了改進(jìn)。一般地,差分進(jìn)化算法主要是用于解決連續(xù)問(wèn)題,為了解決離散問(wèn)題,本文將差分進(jìn)化算法進(jìn)行二進(jìn)制化處理。為了讓差分進(jìn)化算法的收斂速度更快,進(jìn)一步對(duì)二進(jìn)制差分進(jìn)化算法變異操作中的變異公式和交叉操作中的交叉率進(jìn)行改進(jìn)。本文將改進(jìn)的差分進(jìn)化算法應(yīng)用于規(guī)則分布的電子元件的位置尋優(yōu)中,得到新的電子元件布局和新布局的理論求解結(jié)果。最后,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)的差分進(jìn)化算法優(yōu)化電路板電子元件布局的有效性。基于電子元件的分布情況,進(jìn)一步用ANSYS軟件仿真出優(yōu)化前后的溫度情況,此外,利用水泥電阻在實(shí)際的電路板上搭建優(yōu)化前后的電路,利用紅外熱像儀檢測(cè)電路板的溫度分布情況。通過(guò)分析ANSYS仿真的結(jié)果和紅外熱像儀所拍攝到的結(jié)果,證明改進(jìn)的差分進(jìn)化算法能有效優(yōu)化電路板中電子元件的熱布局。
【關(guān)鍵詞】：電子元件 差分進(jìn)化算法 優(yōu)化布局 ANSYS 紅外熱成像儀
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN41;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景和意義9-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要內(nèi)容14-16
• 第二章 電子設(shè)備的熱分析、熱設(shè)計(jì)及熱測(cè)試原理16-26
• 2.1 熱源分析16
• 2.2 熱分析理論基礎(chǔ)16-18
• 2.2.1 幾種常用的熱分析方法16-17
• 2.2.2 幾種常用的熱分析軟件17-18
• 2.3 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 電子設(shè)備熱特性的檢測(cè)方法20-25
• 2.4.1 溫度測(cè)量方法20-21
• 2.4.2 紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)21-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 電路組件中電子元件熱平衡方程的建模方法26-41
• 3.1 物體熱傳遞的三種基本方式26-30
• 3.1.1 熱傳導(dǎo)26-27
• 3.1.2 熱對(duì)流27-29
• 3.1.3 熱輻射29-30
• 3.2 印刷電路板中電子元件溫度分布的數(shù)學(xué)模型30-36
• 3.2.1 二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的分析解30-33
• 3.2.2 三維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析33-36
• 3.3 電子元件溫度的求解36-40
• 3.3.1 實(shí)例的數(shù)值求解36-37
• 3.3.2 數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 差分進(jìn)化算法在印刷電路板熱布局優(yōu)化中的應(yīng)用41-52
• 4.1 差分進(jìn)化算法的基本思想41-43
• 4.2 差分進(jìn)化算法的改進(jìn)43-44
• 4.3 電子元件熱布局優(yōu)化步驟44-46
• 4.4 優(yōu)化前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-51
• 4.4.1 數(shù)值求解結(jié)果分析46-47
• 4.4.2 ANSYS仿真結(jié)果分析47-49
• 4.4.3 紅外成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 總結(jié)52-53
• 5.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果58

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