电子设备热控制仿真技术述评
电子设备热控制仿真技术述评*
谢德仁,景莘慧
(东南大学机械工程学院, 江苏南京210096)
摘 要:随着计算机技术的迅猛发展,计算传热学及其在工业领域的应用技术在电子设备的热设计与仿真方面发挥着越来越重要的作用。电子设备热控制仿真技术主要是借助计算软件模拟电子设备中热参数的分布特性,从而帮助设计者更好、更快地决策产品的散热方案。文中对电子设备热控制仿真技术的基本方法和步骤,如:建立物理和数学模型、创建网格、离散方程的确立及其求解,以及解的分析和处理等问题进行了论述。此外,文章对当前热控制仿真技术领域的若干问题,例如:如何配备必要的实验手段开展基础性研究工作;如何将电子、传热、机械、电磁兼容等相关技术的应用软件协调成统一平台进行仿真;如何充分利用公共的网络资源获取丰富的热仿真模型以及专业技术人才的培养等问题展开了讨论。
关键词:电子设备;热控制;CFD仿真;数值计算
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1008-5300(2007)05-0009-03
A Rev i e w of t he CFD S m i u l ati on Tec hnique for
E lectronic Equi pments Ther m alControl
X I E De ren,JI N G Shen hui
(Southeast University,Schoo l o f M echan ical Eng i n eering, N anjing210096,China)
Abst ract:W ith the fast developm ent of co m puter techno l o gy,t h e Num ericalH eatTransfer(NHT)and its ap p licati o n i n eng i n eering fie l d s p lay m ore and m o re i m portant r o les fo r electronic equ i p m ents ther m al contro.l The Co m putationalF l u i d Dyna m ics(CFD)si m ulati o n techn i q ue i n e lectron ic equ i p m ents ther m a l contro l uses CFD so ft w are to e m ulate the distribution characters o f ther m al para m eters i n e lectron ic equipm ents,so as to he l p the designers ach ieve a m ore reasonable sche m e i n the sho rter ti m e.The basic m ethods and m a i n steps o f the si m u lati o n techn ique are d iscussed,such as t h e buil d i n g of physical and m athe m aticalm odels;the genera ti o n ofm eshes,the estab li s hm ent and reso l u ti o n of dispersive equations,as w ell as the post processing of re su lts.So m e i m po rtant issues i n this field,such as ho w to equ ip so m e required fac ilities w ith t h er m a l eng ineers
i n order to do so m e basic experi m en talw or ks,how to coor d i n ate different e m u lation techniques i n clud i n g elec
tron ic,heat transfer,m echan ica l and e lectro m agnetic co m pati b ility etc.into a who le p latf o r m,ho w to do wn l o ad the abundant m odels by m eans o f i n ternet and ho w to educate m ore exce llen t pro fessional eng ineers etc, are a lso d iscussed.Due to the g reat gap on CFD e m ulation technique and on ther m al contr o l of electron ic e quip m ents bet w een china and wester n advanced coun tries,there are lots o fw orks to do for chi n ese educators and eng i n eers.
K ey w ords:electron ic equ i p m ents;ther m al contr o;l CFD si m u lati o n;num erica l co m putati o n
0 引 言
传热与传质过程的仿真是以计算传热学(NHT)和计算流体力学(CFD)为理论基础的一门专用技术。其研究内容包括:各类介质的导热、对流换热、辐射换热及复合换热等过程中的基本规律。结合电子设备的传热特点,即是通过各种传热方式,为设备中的耗散热
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2007年第23卷第5期2007.V o.l23N o.5
电子机械工程
E l ectro-M echan ical Eng i neer i ng
*收稿日期:2007-08-08
源至热沉(环境空间)之间提供一条尽可能低的热阻通路。为实现这一目标,必需对电子设备的组装级、模块级和系统级的热特性进行计算与分析,确保各类电子设备在规定的条件下、规定的时间内、完成规定的功能(即可靠性)。
传热计算与分析的方法,从早期的人工手算发展到今天的利用计算机的模拟、仿真,使这一过程已经发生了质和量的根本变化。仅用于热分析的软件有: S I N DA(改进型数值差分分析器)、M I TAS(马氏交互式热分析系统)、CATS(机箱风机气流与温度特性分析)、TNETFA(通用热阻网络分析程序)、ESC(电子系统冷却分析),到目前常用的FLOTHERM、I CEP AK 等,也都经历了一个开发与完善的过程。应用这些软件实现的目标如下:
(a)优化关键元、器件的布局;
(b)自冷与强冷效果的比较;
(c)优化风机、风口尺寸的布局;
(d)优化散热器的参数;
(e)提高传热效率等。
仿真技术的发展与应用是与以下几个因素相关联的:
(a)电子设备应用范围的扩大、功能的多样化、严酷的工作环境等增加了设备的复杂性、加大了仿真的难度;
(b)计算机的运行速度、显示技术影响着仿真的准确性;
(c)综合学科技术在电子设备上的应用,牵制着仿真技术参数的确定。
1 热控制仿真技术若干问题的讨论
1.1 仿真的方法与步骤
(1)物理与数学模型的建立。对所研究的工程对象进行一定的简化、假定、确定其物理模型。建模考虑的因素包括:空间维数(一维、二维或三维)、时间因素(稳态或瞬态)、流动状态(层流、紊流或混合流)、物性参数和边界条件等等。
(2)网格建立。在数值计算中,通常是以离散的网格来代替物体的连续空间,网格的节点则是所求物理量的几何位置。网格的构造,又分结构化、块结构化和非结构化。与结构化网格相比,非结构化网格对于复杂的边界条件更适用。
(3)建立离散方程。导热、对流等物理问题的控制方程为微分方程,因此需要将微分方程转化为在每一个节点上的一组代数方程(离散方程)。建立离散方程的方法有:有限差分法、有限元素法、有限容积法等[1],近年来有限容积法采用的较多。
(4)代数方程求解。由于微分方程在网格节点上离散化之后,形成了一组庞大的代数方程,而这些方程本身各项的系数与待求解的变量有关,所以大多数呈非线性状态。有关非线性方程组的求解方法以及加速其收敛过程的问题,可参见[2-7]有关资料。
(5)数据处理。目前大多数软件都可以形象、直观地提供计算结果,例如温度分布图、数据关系曲线等。不过值得注意的是:对于这些数据,都是在进行了许多简化、假定、人为地选取了某些系数加入之后得出的结果,显然与工程的实际情况存在着一定的误差,这就要求对数据进行仔细的分析,最好的办法就是通过对设备的实测(例如温度、流量、压力等参数)来加以验证。
1.2 配备必要的实验手段,开展基础性研究工作
实现有效、准确的热仿真,许多基础性研究工作仍待开展。例如:如何通过试验的方法来测定许多电子设备中常用的材料(尤其是一些新型特殊功能材料,如电磁兼容用屏蔽、滤波和搭接等材料)的导热系数、黑率等、器件的结热阻、结构件的边界条件等参数。如何根据产品的温度分布规律、随时间的变化规律来预测产品的可靠性及寿命周期等工作。这些数据、资料极待通过试验方法加以确定。据报导,欧洲的DEL P H I和SEED及Pr o fit项目,都是针对电子器件的热特性参数开展试验研究的。
1.3 如何将电子、传热、机械、电磁兼容等相关技术的
应用软件,协调成统一平台进行仿真
电子产品热仿真技术与其他产品的分析有着密切的关系。如集成电路封装领域的热应力分析与热耗散功率和温度特性,二者关系密不可分。
电子设备的热设计与电磁兼容性设计之间的冲突之一集中体现在设备机箱壁面开设的通风口上。由于通风口是电磁干扰的主要泄漏途径,所以常采用诸如穿孔金属板、金属丝网以及蜂巢状截止波导通风窗等结构件,以满足电磁屏蔽效能指标和足够通风量的要求。
热设计与电磁兼容性设计之间的冲突还表现在散热器的安装位置问题上。当散热器(金属体)没有良好接地时,散热器与印制电路板的电源线或地线共同构成一个微带天线,如果这个天线置于一个侧壁开有孔、缝的机箱内、且CPU时钟频率与散热器的自身主模频率相同时,则可能激励起机箱的若干个谐振频率,这时电磁能量将通过箱体侧壁的孔缝向外进行辐射。可见,散热器安装在一定条件下,也可能成为一种高效率的电磁干扰源。
同样,在强制风冷中使用的风机,在E M C仿真建
10电子机械工程第23卷
模时被简化为一个中间有轮毂的孔洞,尤其是塑料叶轮的风机;而相邻两个物体表面之间的微小间隙在E MC模型中可能是至关重要的一个细节。因此,正确理解电子产品的电磁、热、应力等现象背后所蕴藏的物理机理,在不同的仿真域转换时准确把握各类模型的映射和转化,是进行协同仿真的关键所在。
1.4 充分利用公共的网络资源
目前,有许多热仿真模型,如微处理器、散热器、风机等已经在网上有丰富的模型库可供设计者下载、调用,以减少建模的时间。而许多软件供应商也经常向网络用户及时提供软件的更新和修补信息。
1.5 综合性技术人才的培养
电子设备热控制技术涉及到的学科包括:传热学、电子学、机械学、可靠性理论等。由于学科较多、类别差异大,要求工程技术人员了解这些内容并应用到工程设计中去,还有不少工作要做。就目前情况看,自上世纪90年代末高校进行学科调整,取消原有的 电子设备结构设计专业和部分相关的专业基础课程以来,对这类高级人才的培养可以说是基本停止。另一方面,随着军、民用电子产品向集成化、多用途和多功能化方向发展,与电子产品设计不可分割的热设计技术人才的需求突显缺口。
面对上述的矛盾状况,重新提出这类专业技术人才的培养问题应该引起各级相关部门的关注。.
2 结 语
电子设备热控制仿真技术,实际上就是借助计算机软件模拟电子设备中热参数的分布特性,从而帮助工程技术人员更快、更好地决策电子设备中的热管理方案,保证电子产品可靠性指标的实现。
然而,应当看到,热控制仿真技术尚有不少问题有待于研讨和解决。 若干讨论问题中提出的内容,仅是我们在工程实践中遇到的部分问题,提问题并不等于解决问题,更热切地希望与同行们共同努力,把电子设备的热控制技术搞得更完善。
参考文献:
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[7] 施天谟著.陈越南等译.计算传热学[M].北京:科学出
版社,1987
作者简介:谢德仁(1936-),男,!电子机械工程?杂志常务编辑,主要从事电子设备热设计研究工作。
(上接第8页)
5 结束语
文中提出了一个针对电动车特点的制动温度的无线采集方案,具体涉及到温度采集、数据传输数据显示、数据存储,其中还包括软件方面的一些细节处理。本设计具有较好的稳定性和足够的精度,而且在实际应用中取得了良好的效果。
参考文献:
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作者简介:胡正聪(1984-),男,汉族,江西省吉安市,硕士。研究方向为机电设备的设计开发。
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第5期谢德仁,等:电子设备热控制仿真技术述评
质量控制点设置与管理细则
1、目的 明确武汉石化建设工程施工过程重点环节质量控制点的设置方法，规范质量控制点验收程序，保证武汉石化工程建设项目质量过程受控及工程实体质量合格，特制订本细则。 2 、适用范围 适用于武汉石化新、改、扩建工程建设项目。 3、质量控制点的设置原则 3.1施工过程中的关键工序或环节； 3.2关键工序的关键质量特性； 3.3施工中的薄弱环节或质量不稳定的工序； 3.4使用新工艺、新技术、新材料、新结构的部位或环节。 3.5消防、环境保护、职业卫生安全等关键工序； 3.6建设单位、工程监理单位在施工过程中认为有必要增加的质量控制点的。 4 、质量控制点的设置方法 4.1 、质量控制点的设置：施工承包商质量管理人员按照本企业质量管理体系的要求，以设计文件、现行国家及行业施工质量验收规范为依据，组织编制完成所承包工程的施工质量控制点（可根据施工进度和实际情况适时调整），报监理单位审核。 4.2、 A、B级控制点的设置：总监理工程师组织对施工承包商上报的质量控制点进行审核，并在其中分别勾选和确定A、B级质量控制点.最后报项目负责人审定。 4.3 、C级控制点的设置：已确定为A、B级以外的质量控制点即为C
级控制点。 4.4、停监点的设置：质监站受理项目监督申报后，在已审定的A/B/C 级质量控制点中勾选确定停监点。 5 质量控制点的检查验收程序 5.1 A级质量控制点： 5.1.1、施工承包商对A级控制点进行自查自检，确认合格后，提前一个工作日向监理单位进行报验并附自检记录，专业监理工程师通知项目负责人参加验收。 5.1.2 监理工程师和项目负责人根据报验资料对该控制点进行联合检查验收。如合格，则进入下一道工序；如不合格，监理工程师应督促施工承包商及时整改并重新组织验收。 5.1.3施工承包商未按规定报检，监理工程师和项目负责人有权责令施工承包商对已隐蔽工程进行剥离或开孔检查。 5.2、 B级质量控制点： 5.2.1施工承包商对B级控制点进行自查自检，确认合格后，提前一个工作日向监理单位进行报验并附自检记录。 5.2.2 监理工程师根据报验资料对该控制点进行检查验收。如合格，则进入下一道工序；如不合格，监理工程师应督促施工承包商及时整改并重新验收。 5.2.3如施工承包商未按规定报检，监理工程师有权责令施工承包商对已隐蔽工程进行剥离或开孔检查； 5.3 C级质量控制点： 5.3.1施工承包商根据本单位质量管理体系文件及各专业施工验收规范要求对C级质量控制点进行检查，形成书面检查记录。
电子产品热设计、热分析及热测试
电子产品热设计、热分析及热测试培训 各有关单位： 随着微电子技术及组装技术的发展，现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统。电子设备日益提高的热流密度，使设计人员在产品的结构设计阶段必将面临热控制带来的严酷挑战。热设计处理不当是导致现代电子产品失效的重要原因，电子元器件的寿命与其工作温度具有直接的关系，也正是器件与PCB中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现代电子设备的快速研制、优化设计的新需要。因此，学习和了解目前最新的电子设备热设计及热分析方法，对于提高电子设备的热可靠性具有重要的实用价值。所以，我协会决定分期组织召开“电子产品热设计、热分析及热测试讲座”。现具体事宜通知如下 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 一、课程提纲：课程大纲以根据学员要求，上课时会有所调整，具体以报到时的讲义为准。 一、热设计定义、热设计内容、传热方法 1 热设计定义 2 热设计内容 3 传热方法简介 二、各种元器件典型的冷却方法 1 哪些元器件需要热设计
2 冷却方法的选择 3.常用的冷却方法及冷却极限各种元器件典型的冷却方法 4. 冷却方法代号 5 各种冷却方法的比较 三、自然冷却散热器设计方法 1 自然冷却散热器设计条件 2 热路图 3 散热器设计计算 4 多个功率器件共用一个散热器的设计计算 5 正确选用散热器 6 自然冷却散热器结温的计算 7 散热器种类及特点 8 设计与选用散热器禁忌 四、强迫风冷设计方法 1 强迫风冷设计基本原则 2 介绍几种冷却方法 3. 强迫风冷用风机 4. 风机的选择与安装原则 5 冷却剂流通路径的设计 6 气流倒流问题及风道的考虑 7 强迫风冷设计举例(6个示例) 五、液体冷却设计方法
控制系统仿真
5.2设222(x,y,z)4y z f x x y z =+++，求函数f 在(0.5,0.5,0.5)附近的最小值。 解： >> fun=inline('x(1)+x(2)^2/(4*x(1))+x(3)^2/x(2)+2/x(3)','x'); >> x0=[0.5,0.5,0.5]; >> [x fval]=fminsearch(fun,x0) x = 0.5000 1.0000 1.0000 fval = 4.0000 → 函数f 在(0.5,0.5,0.5)附近的最小值为：4.0000 6.8求方程组1221x y z x y z x y z ++=??-+=??--=? 的解。 解： >> A=[1 1 1;1 -1 1;2 -1 -1]; >> b=[1;2;1]; >> B=[A,b]; >> rank(A),rank(B) ans = 3 ans = 3 >> X=A\b X = 0.6667 -0.5000 0.8333 → 方程组的解为：0.6667x =，=-0.5000y ，=0.8333z 6.11求函数3()sin t f t e t -=的拉普拉斯变换。 解： >> syms t; >> ft=exp(-3*t)*sin(t); >> Fs=laplace(ft) Fs = 1/((s + 3)^2 + 1) → 函数3()sin t f t e t -=的拉普拉斯变换为：21(s 3)1 ++
7.11单位负反馈系统的开环传递函数为 1000(s)(0.1s 1)(0.001s 1) G s =++ 应用Simulink 仿真系统构建其阶跃响应曲线。 解： 模型仿真图 1 单位阶跃响应曲线图 1 7.7用S 函数创建二阶系统0.20.40.2(t)y y y u =+=，0y y ==，()u t 为单位阶跃信号，使用Simulink 创建和仿真系统的模型。 解： function [sys,x0,str,ts] = sfun1(t,x,u,flag) switch flag, case 0 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 3 sys=mdlOutputs(t,x,u); case {1,2,4,9} sys=[]; end function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes() sizes=simsizes;
公路工程质量控制关键点设置
公路工程质量控制关键点设置 公路工程质量控制关键点要根据设计文件、项目专用技术规范和施工质量控制计划要求设置，通过公路质量控制关键点的设置确保建造出符合设计和规范要求的工程。公路工程质量管理必须以预防为主，加强因素控制，确定特定、特殊工序的质量控制关键点，实施公路工程施工的动态管理。 质量控制关键点的设置：应根据不同管理层次和职能，按以下原则分级设置。 (1)施工过程中的重要项目、薄弱环节和关键部位。 (2)影响工期、质量、成本、安全、材料消耗等重要因素的环节。 (3)新材料、新技术、新工艺的施工环节。 (4)质量信息反馈中缺陷频数较多的项目。 随着施工进度和影响因素的变化，管理点的设置要不断推移和调整。 2.质量控制关键点的控制： (1)制定质量控制关键点的管理办法。 (2)落实质量控制关键点的质量责任。 (3)开展质量控制关键点QC小组活动。 (4)在质量控制关键点上开展抽检一次合格管理和检查上道工序、保证本道工序、服务下道工序的“三工序”活动。 (5)认真填写质量控制关键点的质量记录。 (6)落实与经济责任相结合的检查考核制度。 3.质量控制关键点的文件： (1)质量控制关键点作业流程图。 (2)质量控制关键点明细表。 (3)质量控制关键点(岗位)质量因素分析表。 (4)质量控制关键点作业指导书。 (5)自检、交接检、专业检查记录以及控制图表 (6)工序质量统计与分析。 (7)质量保证与质量改进的措施与实施记录。 (8)工序质量信息。
4.质量控制关键点实际效果的考察。质量控制关键点的实际效果表现在施工管理水平和各项指标的实现情况上。要运用数理统计方法绘制工程项目总体质量情况分析图表，该图表要反映动态控制过程与施工项日实际质量情况。各阶段质量分析要纳入施工项目方针目标管理。 5.土方路基工程施工中常见质量控制关键点： (1)施工放样与断面测量。 (2)路基原地面处理，按施上技术合同或规范规定要求处理，并认真压实。 (3)使用适宜材料，必须采用设计和规范规定的适用材料，保证原材料合格，正确确定土的最大干密度和最佳含水量。 (4)每层的松铺厚度、横坡。 (5)分层压实。控制填土的含水量，确保压实度达到设计要求。 6.路面基层(底基层)施工中常见的质量控制关键点： (1)基层施工所采用设备组合。 (2)路面基层(底基层)所用结合料(如水泥、石灰)剂量。 (3)路面基层(底基层)材料的含水量、拌合均匀性、配合比。 (4)路面基层(底基层)的压实度、弯沉值、平整度及横坡等。 (5)如采用级配碎(砾)石还需要注意集料的级配和石料的压碎值： 7.水泥棍凝土路面施工中常见质量控制关键点： (1)基层强度、平整度、高程的检查与控制。 (2)混凝土材料的枪查与试验。 (3)混凝土配合比设汁和试件的试验。 (4)混凝土的摊铺、振捣、成型及避免离析。 (5)锯缝时间和养小的掌握。 8.沥青混凝土路面施工中常见质量控制关键点： (1)摹层强度、平整度、高程的检查与控制。 (2)沥青材料的检查与试验。 (3)集料的级配、沥青混凝土配合比设汁和试验 (4)路面施工机械设备配置与组合。 (5)沥青混凝土的运输及摊铺温度控制。 (6)沥青混凝土摊铺厚度的控制。
工序质量控制点
中文词条名：工序质量控制点的设置和管理 英文词条名： 1．工序质量控制点的设置原则 （1）重要的和关键性的施工环节和部位。 （2）质量不稳定、施工质量没有把握的施工工序和环节。 （3）施工技术难度大的、施工条件困难的部位或环节。 （4）质量标准或质量精度要求高的施工内容和项目。 （5）对后续施工或后续工序质量或安全有重要影响的施工工序或部位。 （6）采用新技术、新工艺、新材料施工的部位或环节。 2．工序质量控制点的管理 （1）质量控制措施的设计 选择了控制点，就要针对每个控制点进行控制措施设计。主要步骤和内容如下： ①列出质量控制点明细表； ②设计控制点施工流程图； ③进行工序分析，找出主导因素； ④制定工序质量控制表，对各影响质量特性的主导因素规定出明确的控制范围和控制要求； ⑤编制保证质量的作业指导书； ⑥编制计量网络图，明确标出各控制因素采用什么计量仪器、编号、精度等，以便进行精确计量； ⑦质量控制点审核。可由设计者的上一级领导进行审核。 （2）质量控制点的实施 ①交底。将控制点的“控制措施设计”向操作班组进行认真交底，必须使工人真正了解操作要点。
②质量控制人员在现场进行重点指导、检查、验收。 ③工人按作业指导书认真进行操作，保证每个环节的操作质量。 ④按规定做好检查并认真做好记录，取得第一手数据。 ⑤运用数据统计方法，不断进行分析与改进，直至质量控制点验收合格。 ⑥质量控制点实施中应明确工人、质量控制人员的职责。 3．工序质量控制点设置实例 （1）工序质量控制点设置一览表（表31-33） 工序质量控制点设置表31-33 （2）工序质量控制点的内容、要求（表31-34~表31-36） （一）工序质量控制点的内容要求（基-4）表31-34
对汽车控制系统建模与仿真
对汽车控制系统建模与仿真 摘要：PID 控制是生产过程中广泛使用的一种最基本的控制方法，本文分别采用用简单的比例控制法和用PID控制来控制车速，并用MATLAB对系统进行了动态仿真，具有一定的通用性和实用性。 关键词：MATLAB 仿真；比例控制；PID 控制 1 MATLAB和PID概述 MATLAB是matrix和laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 2车辆行驶过程车速的数学模型 对行驶在斜坡上的汽车的车速进行动态研究，可以分析车辆的性能，指导车辆的设计。MATLAB软件下的SIMULILNK模块是功能强大的系统建模和动态仿真的软件，为车辆行驶过程车速控制分析提供了一种有效的手段。 汽车行驶如图7.4.1所示的斜坡上，通过受力分析可知在平行于斜面的方向上有三个力作用于汽车上：发动机的力、空气阻力和重力沿斜面的分量下滑力。
电子设备热设计
习题1 1. 平壁的厚度为δ，两表面温度分别为t 1和t 2，且t 1＞t 2。平壁材料之导热系数与温度的关系呈线性，即()01t λλβ=+。试求热流密度和壁内温度分布的表达式。 2. 变压器的钢片束由n 片钢片组成，每一钢片的厚度为0.5mm ，钢片之间敷设有厚度为0.05mm 的绝缘纸板。钢的导热系数为58.15W/(m ·℃)，绝缘纸的导热系数为0.116 W/(m ·℃)。试求热流垂直通过钢片束时的当量导热系数。 3. 用稳定平板导热法测定固体材料导热系数的装置中，试件做成圆形平板，平行放置于冷、热两表面之间。已知试件直径为150mm ，通过试件的热流量Φ＝60W ，热电偶测得热表面的温度和冷表面的温度分别为180℃和30℃。检查发现，由于安装不好，试件冷、热表面之间均存在相当于0.1mm 厚空气隙的接触热阻。试问这样测得的试件导热系数有多大的误差？ 4. 蒸汽管道的外直径为30mm ，准备包两层厚度均为15mm 的不同材料的热绝缘层。第一种材料的导热系数λ1＝0.04W/(m ·℃)，第二种材料的导热系数λ2＝0.1W/(m ·℃)。若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：⑴第一种材料在里层，第二种材料在外层；⑵第二种材料在里层，第一种材料在外层。哪一种好？为什么？ 5. 导热复合壁，由λ1＝386W/(m ·℃)的铜板，λ2＝0.16W/(m ·℃)的石棉层及λ3＝0.038W/(m ·℃)的玻璃纤维层组成，它们的厚度分别为2.5cm 、3.2mm 和5cm 。复合壁的总温差为560℃，试求单位面积的热流量为多少？ 6. 内径为300mm 、厚度为8mm 的钢管，表面依次包上一层厚度为25mm 厚的保温材料（λ＝0.116W/(m ·℃)）和一层厚度为3mm 的帆布（λ＝0.093W/(m ·℃)）。钢的导热系数为46.5W/(m ·℃)。试求此情况下的导热热阻比裸管时增加了多少倍？ 7. 蒸汽管道材料为铝，导热系数为204W/(m ·℃)，内、外直径分别为86mm 和100mm ，内表面温度为150℃。用玻璃棉（λ＝0.038W/(m ·℃)）保温，若要求保温层外表面温度不超过40℃，且蒸汽管道允许的热损失为φ1＝50W/m ，试求玻璃棉保温层的厚度至少应为多少？
质量控制点概念及其设置原则(完整版)
质量控制点概念及其设置原则 质量控制点，简称为控制点，又称管理点。它对生产现场质量管理中需要重点控制的质量特性进行控制，体现了生产现场质量管理的重点管理的原则，只有抓住了生产线上质量控制的重点对象，并采取相应的管理措施，才算抓住了质量的要害，然后通过“抓重点带一般”，保证整条生产线的产品质量稳定和提高。因此，正确地确定质量控制点，是搞好生产现场质量管理的重要前提。 确定质量控制点要遵循下述原则，即凡属下述情况的，均应列为控制点： ①对产品的性能、精度、安全性、寿命和可靠性等有直接影响的质量特性； ②工艺上有特殊要求，对下道过程或装配有重大影响的质量特性； ③由于过程质量不稳定，质量信息反馈中发现的存在较多不合格品的质量特性。 根据上述原则，凡属质量特性重要性分级中的关键质量特性（即A 级）一般均应设定控制点，而对于重要质量特性（即 B 级），则视需要情况，可将其中的一部分列为控制点。对于一般质量特性（即 C 级），除非经常出现不合格品，一般不必列为控制点。 有些质量特性对产品的性能、寿命、可靠性等没有直接影响，但在工艺上对它有特殊要求，例如工艺孔、工艺面的关键部位的半精加工等，对这些质量特性如不严格管理，就会影响后道过程的质量，故也应列为控制点。 设置控制点，一般应根据产品质量特性重要性分级资料和质量信息资料，并按照控制点设置原则加以设置。 控制点的设置，一般由技术部门负责，也可根据组织的具体情况，由技术部门会同质量管理部门，并在汇总质量检验部门、车间以及有关职能部门的意见后，再予确定。确定控制点的负责部门应在本组织过程质量控制的制度中明确规定。 确定控制点后，应编制过程质量控制点明细表，必要时还可绘制质量控制点流程图。有的组织还编制工艺流程及质量保证表、零部件质量检验项目汇总表。编制后经有关部门和车间会签，并经主管领导批准后，作为过程质量控制的基础文件下达有关部门。 在实践中，常常由于对控制点缺乏正确理解，而产生种种错误。为引起重视，做到正确设置，现将常见问题及处置意见分述如下： （1）控制点必须能够定量表达 控制点的质量特性必须能够定量表达，才能确定控制点定量的质量目标值，以便确认控制点是否达到了控制要求。如果质量特性是定性表达的，也应设法转化为定量表达。例如，若产品的密封性能列为控制点，则该质量特性不能定性地规定：“不许渗油、漏油”，而应规定定量的衡量指标。 （2）控制点的设置单位 以什么为单位来设置控制点，是实践中经常遇到的问题。这要根据具体情况采取不同的处理方法： ①大批、大量生产的过程应以质量特性为单位设置控制点。在大批、大量生产的条件下，一个控制点只控制一个质量特性，而不是以过程为单位设置控制点，因为一道过程往往产生多个质量特性，但影响各个质量特性的因素往往不尽相同，其对应的控制项目内容当然也会随之而变化。实施控制是过程质量控制的工作内容，如针对多个质量特性建立控制项目，不仅使控制项目复杂化，而且容易混淆“质量特性― 影响因素― 控制项目”的因果关系，不利
自动控制系统仿真教案
控制系统仿真技术实验指导书 实验课程 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 年月日
实验报告须知 实验的最后一个环节是实验总结与报告，即对实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。每次实验，都要独立完成实验报告。撰写实验报告应持严肃认真、实事求是的科学态度。实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而要重新进行一次实验，找出引起较大误差的原因，同时用理论知识来解释这种现象。并作如下具体要求： 1. 认真完成实验报告，报告要用攀枝花学院标准实验报告册，作图要用坐标纸。 2. 报告中的电路图、表格必须用直尺画。绘制电路图要工整、选取合适比例，元件参数标 注要准确、完整。 3. 应在理解的基础上简单扼要的书写实验原理，不提倡大段抄书。 4. 计算要有计算步骤、解题过程，要代具体数据进行计算，不能只写得数。 5. 绘制的曲线图要和实验数据吻合，坐标系要标明单位，各种特性曲线等要经过实验教师 检查，曲线图必须经剪裁大小合适，粘附在实验报告相应位置上。 6. 应结合具体的实验现象和问题进行讨论，不提倡纯理论的讨论，更不要从其它参考资料 中大量抄录。 7. 思考题要有自己理解实验原理后较为详尽的语言表述，可以发挥，有的要画图说明， 不能过于简单，不能照抄。 8. 实验报告的分数与报告的篇幅无关。 9. 实验报告页眉上项目如实验时间、实验台号、指导教师、同组学生等不要漏填。
目录 目录 实验一：MATLAB语言的基本命令实验二：控制系统模型与转换 实验三：Simulink 仿真应用 实验四：控制系统工具箱的使用实验五：磁盘驱动系统综合分析实验六：单级倒立摆控制仿真设计
电子产品热设计
目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15)
电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计
基于Simulink 控制系统仿真与综合设计 一、实验目的 (1) 熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； (2) 掌握Simulink 的系统建模和仿真方法； (3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理； (4) 掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； (5) 掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。 二、实验内容 图2.1为单位负反馈系统。分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。按图1.2所示系统设计PID 调节器参数。 图2.1 单位反馈控制系统框图
图2.2 综合设计控制系统框图 三、实验要求 (1) 采用Simulink系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验； (2) 利用Simulink中的Scope模块观察仿真结果，并从中分析系统时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）； (3) 利用Simulink中Signal Constraint模块对图2.2系统的PID参数进行综合设计，以确定其参数； (4) 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID参数的改变对闭环系统性能指标的影响。 四、实验步骤与方法 4.1时域仿真分析实验步骤与方法 在Simulink仿真环境中，打开simulink库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。
控制系统仿真课程设计
控制系统仿真课程设计 （2014级） 题目控制系统仿真课程设计学院 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 完成日期
实验一 交流异步电机动态仿真 一．设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二．设计原理 异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 2 0.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下：2 1m s r L L L σ=-， r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程： 其中，状态变量： 输入变量： 电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=() p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-
MATLAB控制系统各种仿真例题(包括simulink解法)
一、 控制系统的模型与转换 1． 请将下面的传递函数模型输入到matlab 环境。 ]52)1)[(2(24)(322 33++++++=s s s s s s s G ) 99.02.0)(1(568 .0)(22+--+=z z z z z H ，T=0.1s >> s=tf('s'); G=(s^3+4*s+2)/(s^3*(s^2+2)*((s^2+1)^3+2*s+5)); G Transfer function: s^3 + 4 s + 2 ------------------------------------------------------ s^11 + 5 s^9 + 9 s^7 + 2 s^6 + 12 s^5 + 4 s^4 + 12 s^3 >> num=[1 0 0.56]; den=conv([1 -1],[1 -0.2 0.99]); H=tf(num,den,'Ts',0.1) Transfer function: z^2 + 0.56 ----------------------------- z^3 - 1.2 z^2 + 1.19 z - 0.99 2． 请将下面的零极点模型输入到matlab 环境。请求出上述模型的零极点，并绘制其位置。 )1)(6)(5()1)(1(8)(22 +++-+++=s s s s j s j s s G ) 2.8() 6.2)(2.3()(1 511-++=----z z z z z H ，T=0.05s >>z=[-1-j -1+j]; p=[0 0 -5 -6 -j j]; G=zpk(z,p,8) Zero/pole/gain: 8 (s^2 + 2s + 2) -------------------------- s^2 (s+5) (s+6) (s^2 + 1) >>pzmap(G)
大功率电子元器件及设备结构的热设计
大功率电子元器件及设备结构的热设计 电子元器件以及电子设备已经在人们生产生活当中的各个领域内所应用。随着电子元器件的集成度越来越高以及功率要求越来越大，因此必然会引起电器元器件的热效应，因此对于大功率电子元器件或电子设备需要进行热设计。文章对大功率电子元器件及设备结构热设计的考虑因素，设计流程及要求以及主要参数计算等均作了简单阐述，可以对研究大功率电子元器件及设备结构的热设计起到积极作用。 标签：大功率；电子元器件；电子设备；热设计 前言 随着现代社会的发展，电子设备已经在人们的生产生活当中得到普遍应用。因此电子设备的可靠性对于人们的生产生活具有十分重要的作用。特别是在一些关键或核心领域，即使是一个小的电子元器件出现问题，都极易可能造成极大的危害。特别是近些年随着硅集成电路的普遍应用，电路的集成得到了成倍的增加，因此各电子元器件或芯片的热量也得到了相应的增加。同时在电子产品小型化，高功率的背景下，电子元器件或电子设备的散热问题就成为了保障设备安全可靠的关键性问题。因此对于现代电子元器件或电子设备若想保持安全可靠性就需要采取科学合理的热设计。 1 大功率电子元器件及设备结构热设计的考虑因素 1.1 大功率电子元器件及设备结构的传热方式 大功率电子元器件及设备结构的传热方式有三种，即导热、对流和辐射。其中导热基本是由气体分子不规则运动时相互碰撞，金属自由电子的运动，非导电固体晶格结构的振动以及液体弹性波产生的。对流则是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程称为对流。辐射主要为电磁波一般考察与太阳、空间环境间的传热时才考虑，其辐射传热系数为： 1.2 大功率电子元器件结温 从广义上将元器件的有源区称为“结”，而将元器件的有源区温度称为“结温”。元器件的有源区可以是结型器件的Pn结区，场效应器件的沟道区或肖特器件的接触势垒区，也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等，默认为芯片上的最高温度。大功率电子元器件的最高结温，对于硅器件塑料封装为125～150℃，金属封装为150～200℃。对于锗器件为70～90℃当结温较高时（如大于50℃），结温每降低40～50℃，元器件寿命可提高约一个数量级。所以对于航空航天和军事领域应用的元器件，由于有特别长寿命或低维护性要求，并受更换费用限制以及须承受频繁的功率波动，平均结温要求低于60℃。
现场质量控制点设置原则及要求
关于现场质量控制点设置原则及要求 采用质量控制点的方式进行质量控制是目前施工质量管理比较成熟的经验，而工程质量控制点的设立工作是基础，是根据工程质量特性进行重点控制的依据。质量控制点由参建各方讨论后确定。 一、设置质量控制点的原则 对产品的适用性（性能、精度、寿命、可靠性、安全性等）有严重影响的关键质量特性、关键部位或重要影响因素应设置质量控制点。 对工艺有严格要求，对下道工序的工作有严重影响的关键特性部位应设置质量控制点。 隐蔽工程是必检点。 对质量不稳定，频繁出现不合格品的环节，应设置质量控制点。 对重要不良项目（质量通病）应设置质量控制点。 对紧缺物资或可能对生产安全有严重影响的关键项目应设置质量控制点。 对采用新工艺、新技术、新材料、新结构的部位应设置质量控控制点。 选择的质量控制点应准确并便于有效控制。 二、质量控制点划分形式 A级：重要质量控制点，是确保工程质量的关键。该控制点的工程质量须经业主项目部、监理公司、承包方等三方确认达到认可的标准后，才能转入下一道工序施工。被设定为停监点的工程质量须通知质量监督站检查核实。 B级：较重要的质量控制点，该控制点的工程质量需经监理公司、施工承包方两方专业人员确认。 C级：一般质量控制点，为施工承包方质量检查部门进行自行检查全过程质量控制。 项目质量控制点的设立必须由业主项目部、监理公司、施工方、质监站等共同讨论并会签后执行。 三、质量控制点设置后的实施要点 要求施工承包方的质量控制工程师、技术员把质量控制点的质量特性及控制措施向施工人员交底，务必使有关人员真正理解，树立以预防为主的思想。 监理公司和巡视的各专业工程师、质量控制工程师在施工现场要进行重点抽检、检查，对关键的质量控制点要进行旁站监督。严格要求施工人员按规程规范认真作业，保证每个环节的质量。 按规定做好检查，认真记录检查结果。运用数据统计方法对控制要素进行分析，不断地进行改进，直至质量控制点验收合格。 四、质量控制点的执行程序 A级工程质量控制点 在确认施工承包方自检合格、有自检记录情况下，由施工方填写《停检点通知单》报监理公司、业主项目部验收。必要时通知设计现场代表、供货商等参加。根据质量监督站设置的停检点要求，提
控制系统仿真
控制系统仿真 实验报告 指导教师:幸晋渝老师 学生:邢伟 学号：201120307217 2014年06月15日
目录 1MATLAB概述 (3) 1.1MATLAB的基础知识 (3) 1.2MATLAB的工作环境 (4) 1.3MATLAB的M文件 (5) 1.4MATLAB的帮助命令 (6) 2MATLAB的功能介绍 (7) 2.1MATLAB的基本运算 (7) 2.2MATLAB绘图 (9) 2.3作业、例题 (12) 3SIMULINK的功能介绍 (13) 3.1仿真工具SIMULINK的简介 (13) 3.2SIMULINK的界面 (14) 3.3利用SIMULINK进行数字仿真 (16) 3.4作业、例题 (18) 4心得体会..........................................。。。。. (22)
1MATLAB的基础知识 1.1.MATLAB简介 MATLAB（MATrix LABoratory，即矩阵实验室）是美国的Cleve Moler教授利用自己研制的基于特征值计算和线性代数软件包开发的一种高级语言。 1990年推出的MATLAB3.5i是第一个可以运行于Microsoft Windows下的版本，它可以在两个窗口上分别显示命令行计算结果和图形结果。稍后推出的SimuLAB环境首次引入基于框图的仿真功能，该环境就是我们现在所知的Simulink，其模型输入的方式使得一个复杂的控制系统的数字仿真问题变得十分直观而且相当容易。经过多年来版本的不断更新，新版本的MATLAB功能已经十分强大，其应用领域日益广泛，速度更快，数值性能更好；用户图形界面设计更趋合理；与C语言接口及转换的兼容性更强；新的虚拟现实工具箱更给仿真结果三维视景下显示带来了新的解决方案 MATLAB具有以下主要特点： （1）超强的数值运算功能。 （2）语法限制不严格，程序设计自由度大。 （3）程序的可移植性很好。 （4）强大的数据可视化功能。 （5）丰富的工具箱。 1.2MATLAB工作环境
热设计
热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。下面介绍下热设计的常规方法。 我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量/ 热通道面积。 按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。如温升40℃（纵轴），热流密度 0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。
大部分热设计适用于上面这个图表，因为基本上散热都是通过面散热。但对于密封设备，则应该用体积功率密度来估算，热功率密度=热量/ 体积。下图（图2）是温升要求不超过40℃时，不同体积功率密度所对应的散热方式。比如某电源调整芯片，热耗为0.01W，体积为0.125cm3，体积功率密度=0.1/0.125=0.08W/cm3，查下图得出金属传导冷却可满足要求。 按照上图，可以得出冷却方法的选择顺序：自然冷却一导热一强迫风冷一液冷一蒸发冷却。体积功率密度低于0.122W/cm3传导、辐射、自然对流等方法冷却；0.122-0.43W/cm3强
Saber与控制系统仿真
SABER与控制系统仿真 1. 应用背景 1．1 为什么要使用控制系统仿真 对于SABER强大的电路仿真功能我们已经有所了解，在模块电路中，我们的反馈控制方法通常比较简单，一般就是一些电阻和电容的组合，但是对更为复杂的控制模式，控制参数的定义难以用模拟电路组合实现，指标间的对应关系也不直观，应用控制系统仿真，便于直观理解以便优化指标，便于转化到数字实现（DSP），而且可以实现一些复杂的控制方式（例如三相系统中常用的静止和旋转的坐标变换） 1．2 SABER在控制系统仿真的优势和制约 优势： SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备 这样的功能。 制约：不支持离散系统的频域分析，以及状态方程的分析方法。 1．3 控制系统仿真应用范围 主要应用在变频器，UPS，以及未来的数字化电源系统的控制算法设计 部分。 2. 基本方法 2．1控制流原则 在控制系统仿真中用到的模型有两个特点： 1、它们都是无量纲的数值，不论电流，电压，速度，角度， 在进行控制系统仿真之前都必须转化为无量纲的数字，因 为对于控制处理机构而言，它只关心分析对象的数学行 为，这是为了进行统一的分析。 2、信号流向是单相的，必须从一个模型的输出（out）口流入 到另外一个模型的输入端口，不能颠倒。而模拟电路器件 的端口是不区分类别的，信号可以从断口流出也可以流 入，只有正负号不同。为了解释这个问题，我们看一个例 子如下。
上图中左边和右边分别是一个RC并联电路在电路仿真和控制系统仿真中的描述，在控制系统中用一个积分环节表示电容，对于电路中的电容模型，我们可以以电压或者电流任何一个作为输入量求解另外一个，而在控制系统一旦确定模型方式，输入量就唯一确定，在该例子中选用积分环节，则输入只能是电流才能够描述电容行为，输入如果是电压量，则描述的就是一个电感了。这也说明控制系统的模型具有普遍的应用性。 2．2 基本模型类别 首先我们以一个例子来看看控制系统中常用的有哪些模型： 这是一个双环控制的半桥PFC的控制模型仿真图，图中用虚线框住的部分为主电路等效，下面部分为控制电路等效。其中包含模型如下：2．2．1 信号源模型：如图所示 控制系统仿真中的信号源类型（例如正弦，三角） 以及赋值方法与电路仿真中一样，不同的是两点： 它只有一个输出端口，必须接到其他模型的输入 端口， 它无量纲，可以描述各种同样数学行为的物理量， 比如正弦信号可以是电压也可以是电流。
电子设备的热设计
2010-02兵工自动化 29(2)Ordnance Industry Automation ·49·doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2010.02.016 电子设备的热设计 郝云刚1，刘玲2 （1. 中国兵器工业第五八研究所投资管理处，四川绵阳 621000； 2. 中国兵器工业第五八研究所数控事业部，四川绵阳 621000） 摘要：热设计是保证电子设备能安全可靠工作的重要条件。介绍了热力学散热理论，从散热方法的选择以及器 件的布局等方面详细地说明了电子设备结构设计中热设计的基本步骤，介绍了一些新的散热技术与方法。总结得来 的热设计技术和经验对于结构设计有重要辅助作用。 关键词：热设计；对流；散热 中图分类号：O551.3 文献标识码：A Thermal Design of Electronic Equipment HAO Yun-gang1, LIU Ling2 (1. Management Office of Investment, No. 58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China; 2. Dept. of CNC Engineering, No. 58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China) Abstract: Thermal design is an important condition for electron-equipment’s reliability. Introduce thermodynamic theory about elimination of heat, expound the basic steps of thermal design from how to choose the technique about elimination of heat and the element layout in detail, discuss some new technique and methods about elimination of heat. The theory and experience from practice about thermal design have important assistant effect in configuration design. Keywords: Thermal design; Convection; Elimination of heat 0 引言 电子设备工作时，其输出功率只占设备输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、功耗大的电阻等，实际上它们是一个热源，使设备的温度升高。因此，热设计是保证电子设备能安全可靠工作的重要条件之一，是制约设备小型化的关键问题。 另外，电子设备的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子设备的温度也越高。由于电子设备中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起设备工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子设备无法稳定可靠地工作。 电子设备的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使设备的工作温度不超过其极限温度，保证电子设备在预定的环境条件下稳定可靠地工作。故对其进行研究。 1 理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：有温差存在，就有热量的传递。热量传递是一种普遍的自然现象。热传递现象常是不同基本方式的主次组合。这些基本方式包括热传导、热对流和热辐射。 在电子设备的冷却中普遍采用对流方式。对流是固体表面与流体表面间传热的主要方式。功耗首先以传导方式传递到与流体相接触的表面，通过对流传入流体中，然后该流体再流到其他地方。 2 一般热设计步骤 2.1 熟悉元器件的参数 确定元器件的各种参数，如：结温、内阻、标称额定功率、使用功率、耗散功率、满足可靠性指标时的结温以及工作环境的温度范围，先尽量选用耐高温的元器件。 2.2 散热方法的选择 对于一些小型化、高功率密度的元器件来说，由于体积、成本等因素的影响，采用自然风冷作为主要的散热方式，有2个要点： 1) 通过自然对流的方式，将热量从模块外壳和暴露表面传至空气中，热量由元器件间形成的沟道散发到周围的环境中。 2) 通过辐射的方式，将热量从器件的暴露外壳辐射到周围物体表面上。主要依靠自然对流和热辐射来散热，所以器件周围的环境一定要通风良好， 收稿日期：2009-09-04；修回日期：2009-10-30 作者简介：郝云刚（1982-），男，江苏人，助理工程师，2004年毕业于重庆大学，从事投资管理研究。