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目前,电子元器件应用于越来越多的领域。随着科学技术的发展和电子元器件集成化程度的提高,可供散热用的空间越来越小,导致局部温升问题越来越严重。尤其在军事、航空、航天等重要的领域中,对电子器件的热可靠性要求更高。如果热量不能及时释放掉,则器件由于温升过高导致可靠性降低。因此,对电子器件散热技术的研究显得十分重要。固态功率控制器(SSPC)作为先进固态配电系统的关键技术之一,广泛应用于航空航天领域。它主要由固态功率器件组成,发热量大,其热设计的好坏直接影响配电系统的可靠性。因而,电子器件的热仿真及热设计对提高器件的可靠性有着重要的意义。
本文以固态功率控制器的单板为例,采用基于有限体积法的热分析软件Icepak 对其进行三维温度场的仿真和分析,提出壁面肋化的热设计方案,论述了散热器的工作原理以及初步选取散热器参数的原则,并采用优化软件对散热器参数进行优化,达到功率器件与散热器的最优匹配,降低温升,提高器件运行的可靠性。除此之外,文章分析了散热器参数、辐射、环境温度等因素对散热效果的影响,从而能快速准确地获得最佳的参数设置,通过正交试验分析法对结果进行验证,证实了该分析方法的正确性。