本文關(guān)鍵詞：大功率IGBT散熱裝置的設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著當(dāng)代電子技術(shù)迅速發(fā)展,電子產(chǎn)品的功率在不斷增加,體積在不斷縮小,使其散熱的熱流密度不斷增長(zhǎng),散熱難度增加。電子器件中心溫度控制對(duì)其工作的可靠性具有重要影響,因此電子產(chǎn)品對(duì)冷卻技術(shù)的要求更加嚴(yán)苛。本文對(duì)包括電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)及熱仿真技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展,以及傳熱仿真技術(shù)應(yīng)用所面對(duì)的問題進(jìn)行了調(diào)研。在此基礎(chǔ)上,本文針對(duì)愛科公司某大功率器件IGBT模塊的散熱器,在實(shí)測(cè)電子器件及散熱器的實(shí)際外形尺寸及溫度基礎(chǔ)上,利用軟件建立原有產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)模型,設(shè)定邊界條件,并將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,以此來驗(yàn)證模擬計(jì)算的模型以及邊界條件的合理與準(zhǔn)確。論文在產(chǎn)品模型的實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上,通過模擬實(shí)驗(yàn)改變散熱器肋片的高度、厚度以及個(gè)數(shù),通過對(duì)模擬結(jié)果的研究分析,得到不同模擬工況下機(jī)箱內(nèi)部的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),以及散熱器各種結(jié)構(gòu)因素對(duì)于散熱熱阻的影響。得出了散熱器肋片的最佳幾何尺寸,并借助熱測(cè)試驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。論文在所建立模型的基礎(chǔ)上,通過改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量,研究風(fēng)量對(duì)肋片散熱器散熱的影響。根據(jù)機(jī)箱內(nèi)部空氣的溫度及速度分布狀況,以探求風(fēng)機(jī)的最優(yōu)風(fēng)量,從而得出機(jī)箱散熱的最佳設(shè)計(jì)方案。論文采取解析法、軟件參數(shù)化分析以及析因方差分析三種不同優(yōu)化方式,對(duì)優(yōu)化影響因素及結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析各種方法的優(yōu)劣以及各自的適用性,從側(cè)面論證了研究取得的最佳的散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：Icepak IGBT 散熱設(shè)計(jì) 散熱器 熱阻
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 電子設(shè)備散熱設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)11-12
• 1.3.1 散熱方式的選擇11-12
• 1.3.2 國(guó)家規(guī)范對(duì)熱設(shè)計(jì)的規(guī)范要求12
• 1.4 熱設(shè)計(jì)軟件12-13
• 1.5 本課題的主要內(nèi)容和研究方法13-15
• 1.5.1 主要內(nèi)容13
• 1.5.2 研究方法13-15
• 2 翅片散熱器的傳熱分析15-23
• 2.1 熱分析基礎(chǔ)理論15-18
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)15-16
• 2.1.2 熱對(duì)流16-17
• 2.1.3 熱輻射17-18
• 2.2 增強(qiáng)散熱的方式18
• 2.3 單值性條件18-20
• 2.4 控制方程20-21
• 2.5 傳熱分析21-23
• 2.5.1 散熱器傳熱分析21
• 2.5.2 導(dǎo)熱硅脂21-23
• 3 散熱器整機(jī)模擬及實(shí)驗(yàn)研究23-34
• 3.1 熱仿真軟件23
• 3.2 翅片散熱器強(qiáng)迫對(duì)流傳熱的數(shù)值模擬23-28
• 3.2.1 物理模型24-25
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)置25-26
• 3.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果26-28
• 3.3 散熱器實(shí)驗(yàn)研究及實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)28-32
• 3.3.1 電子器件散熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)28-29
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)29-32
• 3.4 數(shù)值模擬方法的可靠性驗(yàn)證32-33
• 3.4.1 整機(jī)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)32-33
• 3.4.2 測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果比較33
• 3.4.3 研究意義33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4 翅片散熱器ICEPAK模擬分析34-59
• 4.1 影響散熱器散熱性能因素分析34-37
• 4.1.1 方差分析34-37
• 4.1.2 優(yōu)化對(duì)象37
• 4.2 肋片高對(duì)散熱的影響37-42
• 4.3 肋片厚度對(duì)散熱的影響42-49
• 4.4 風(fēng)機(jī)風(fēng)量對(duì)散熱的影響49-54
• 4.5 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果分析54-57
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)方法54-55
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-56
• 4.5.3 誤差分析56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 5 各優(yōu)化方法對(duì)比分析59-69
• 5.1 概述59
• 5.2 利用解析法進(jìn)行散熱器優(yōu)化59-65
• 5.2.1 擴(kuò)散熱阻59-60
• 5.2.2 導(dǎo)熱熱阻60
• 5.2.3 對(duì)流換熱熱阻60-62
• 5.2.4 解析法散熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)62
• 5.2.5 MATLAB軟件介紹62
• 5.2.6 遺傳算法工具箱簡(jiǎn)介62-65
• 5.3 ICEPAK軟件的優(yōu)化65-66
• 5.4 散熱器析因分析66-68
• 5.5 各種方法的對(duì)比總結(jié)68-69
• 6 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75

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本文編號(hào)：916565