温度对电子设备的干扰及抑制方法

熊力

摘 要本文在研究中以电子设备为核心，分析温度对电子设备的干扰影响，并提出有效的抑制方法，保证电子设备的正常稳定运行，进而为相关研究人员提供一定的参考价值。

【关键词】温度 电子设备 干扰影响 抑制方法

为了保证电子设备的使用功能和使用寿命，要尽量消除温度对电子设备的干扰影响，结合温度干扰因素，制定完善的温度抑制解决方案，防止温度过高造成电子设备的损坏，进而为电子设备的安全高效运行提供重要保障。在这样的环境背景下，探究温度对电子设备的干扰影响及抑制方法具有非常重要的现实意义。

1 温度对电子设备的干扰影响

1.1 发生设备故障

在电子设备实际运行中，产生热量会带动环境温度的变化，形成温度波动，改变电子设备内部电子元器件参数，造成热扰动。这种热扰动现象和温度成正比，温度越高，热扰动就会越剧烈。在这样的环境下，电子设备中的电子元期间发生故障的几率会大大增强，甚至会造成电子元器件的永久性失效，破坏电子元器件的运行稳定性，进而缩短电子设备的使用寿命，对电子产品综合使用性能形成极大的抑制。从另一個角度上看，当电流流经阻值导体后，会产生一定热量，尽管热量很小，但这种热量会逐渐累积，进而造成温度过高而发生电子设备故障。

1.2 产生热噪声

除了引发电子元器件的故障和失效之外，过高的温度会促使电子器件产生热噪声，从电阻元件上看，电阻器在实际运行中产生热量而提高环境温度，而过高的环境温度会形成噪声电压，噪声电压是电阻器运行中的必然产物，属于固有噪声源。这种热噪声是连续性不规则宽频谱噪声，会随着温度的升高而加剧。除了电阻元件之外，半导体二极管和三极管也会产生热噪声，并随着温度的升高改变元件运行参数，这种参数变化具有极大的危害性，破坏电路实际运行，不利于工作效率的提升。

2 抑制电子设备温度升高的有效方式

2.1 热传导

在电气设备各个电器元件不发生相对位移的过程中，借助分子、原子和自由电子等微观离子热运动性而形成热量传递，称为热传导。一般而言，强化传导散热的的主要措施为：

（1）选择导热系数较大的原材料进行传导零件制造；

（2）增加和导热零件的实际接触面积；

（3）减少热传导路径，提高导热效率。

值得注意的是，在热传导路径中杜绝绝热元件或是隔热元件的设置，防止影响导热效果。特别是在线导热过程中，单位时间内面积固定面积热量和该点温度日度、垂直导向方向截面积存在成比例关系，即为傅立叶导热定律，其向量表达为ф=-λA·аt/аx，其中，ф为热流量；λ为导热系数；A为垂直于热流方向截面积；аt/аx表示在X方向上温度变化率。

2.2 对流散热

对流散热主要是流动气体或是液体和固体壁面接触中，由于二者存在温度差而引起的热能传递，在实际应用中包括自然对流与强迫对流两种形式。自然对流是指流体的冷热两部分存在密度差而形成的热量对流传递，其热量对流的剧烈程度主要由流体温差、类型和所处空间位置决定。若流动气体或是液体由于泵、风机等外力因素影响，在流体内部形成压力差，则为热量强迫对流，其对流激烈程度主要由流体内部压力差、流体类型和流道结构环境等因素决定。针对电子设备而言，这种流体一般为空气，强化对流散热措施为：

（1）加大空气冷热温差；

（2）加大空气和固体壁面的实际接触面积；

（3）加大环境介质的流动速度，其对流换热公式为ф=hcA（tw-tf），其中hc为对流换热系数；A为对流换热面积；tw为热表面温度；tf为冷却流体温度。

2.3 辐射散热

辐射换热和对流换热、热传导等散热方式存在本质上的区别，主要将热量以光速透过真空，实现热量的转移和传递。依据热辖射研究理论，将波长为0.1μ-100μ内射线视为热射线，其传播过程极为热辐射。强化辐射散热具体措施为：一是在发热体表面设置散热涂层；二是提高热射线和周围间的温度差；三是增加辐射体表面积，其中物体热辐射能力计算公式为：ф=?Aσ0T4（tw-tf），其中，?为物体表面黑度；A为辐射表面积；σ0为斯蒂芬-玻尔兹曼常，取值为5.67x10-8/m2·K4；T为物体表面热力学温度。

3 电子设备热结构设计

3.1 电子箱热结构设计

电子箱热结构设计主要将自然对流散热方式和热传导有效的结合在一起，将元件板与电子箱均热化，为了提高设备检测要求和检修标准，设计人员要将电子设备中的元件板更换为可替换插入式印版，结合设计结构规划插拔模块，让插入式印版可以对准插座，进而接电运行。各个插拔模块以楔形块为主要锁紧元件，降低插入式印版结构热阻，通过插拔模块和印版间接触压力、面积进行热量传导，形成导热通道，进而实现对电子设备温度干扰的抑制。

3.2 元器件热安装

由于印板组装密度高，为了提高导热效率，除了使用散热型印板外，还要在电子设备元器件进行热安装，将元器件设置在导热条中，减少元器件到印板之间的热阻。在大功率热器件安装中，安装人员要在元器件表面涂抹导热脂，降低界面热阻，进而提高元器件导热效率。由于电子设备工作频率和工作范围的不稳定，使得元器件引线与印板热系数存在差距。在这种温度循环下，工作人员要尽量消除热应力，将轴向引线柱形元件热应力控制在2.54mm以下，如图1所示，提高预留应变量，采取各种有效的导热途径减少热阻，方便各个器件的热耗通过最小的热阻传递到冷却通道，提高电子设备散热效果。

3.3 元器件布局结构

在进行电子设备元器件热结构布局中，一般同一印板中的元器件要依据热量大小和耐热程度进行排列，电解、电容等耐热性较差的元器件要设置在冷却气流上游位置，即为进风口处；而电阻、变压器等耐热效果较好的元器件则要设置在冷却气流最下游，即为出风口处。针对集成混合电路安装环境而言，设计人员要将大规模集成电路设置在冷却气流上游处，而小规模集成电路则设置在冷却气流下游处，平衡印板元器件温度，防止局部温度过高的情况发生。一般在水平方向上，大功率器件要贴近印板边缘位置，减少传热路径，提高散热效率；在垂直方向上，大功率器件要贴近印板上方位置，防止器件运行中各个器件温度干扰，遵循均热化原理，进而提高元器件布局的合理性，有效抑制温度对电子设备的影响。

4 结束语

本文通过研究温度对电子设备的干扰影响及抑制方法，提出热传导、对流散热、辐射散热等温度抑制方法，设计电子设备热结构，采取各种有效的途径减少热阻，方便各个器件的热耗通过最小的热阻传递到冷却通道，提高电子设备散热效果，为电子设备稳定运行提供重要的保障。

参考文献

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[2]李力，郭仲歧，张登舟.温度对电子设备可靠性的影响及热控制的经济效益[J].航空计算技术，2016（02）：23-26.

[3]谢德仁，兰桂华.电子设备温度的巡测[J].电子技术应用，2016（09）：13-14+31.

作者单位

四川省中国民航飞行学院 四川省德阳市 618300