4 熱設(shè)計的流程與職責(zé)
4.1 熱設(shè)計的目標

4.1.1 熱設(shè)計目標本質(zhì)上是為了保證產(chǎn)品在規(guī)定溫度條件下正常工作并達到產(chǎn)品的可靠
性目標，從而對產(chǎn)品各部分溫升的限制性要求。熱設(shè)計目標是可靠性目標的一部份。
4.1.2 熱設(shè)計的目標要綜合考慮以下（但不限于）需求，在成本和技術(shù)手段許可的條件下
實現(xiàn)盡可能低的溫升要求：
1） 用戶的要求；
2） 國際和國內(nèi)標準的要求；
3） 產(chǎn)品的可靠性目標；
4） 國內(nèi)外先進企業(yè)的熱設(shè)計水平；
5） 成本和技術(shù)條件的限制；
4.1.3 熱設(shè)計目標由一系列的工作條件和溫升限制組成，包括（但不限于）以下內(nèi)容：
1） 產(chǎn)品的工作溫度范圍；
2） 產(chǎn)品各單板或部件的最大熱耗，必要時說明到器件；
3） 產(chǎn)品各單板或部件的最高溫升；
4） 產(chǎn)品各單板、部件上大功耗器件、關(guān)鍵器件和熱敏感器件的最高溫升；
5） 產(chǎn)品系統(tǒng)溫升；
4.1.4 產(chǎn)品熱設(shè)計目標由產(chǎn)品系統(tǒng)工程師或可靠性工程師制定，在《研制規(guī)范》中規(guī)定。
4.2 熱設(shè)計的方案
4.2.1 熱設(shè)計方案是為了實現(xiàn)熱設(shè)計目標而采用的技術(shù)路徑和方法。
4.2.2 熱設(shè)計方案確定產(chǎn)品采用的散熱技術(shù)和方法，并論證其可行性。
4.2.3 熱設(shè)計方案由熱設(shè)計工程師或結(jié)構(gòu)工程師制訂，經(jīng)系統(tǒng)工程師或可靠性工程師同
意，在《總體方案》或《結(jié)構(gòu)設(shè)計方案》中闡述。
4.3 熱設(shè)計的實施
4.3.1 熱設(shè)計的實施是指為實現(xiàn)熱設(shè)計方案而進行的具體設(shè)計工作，包括但不限于：
1） 單板上的熱布局設(shè)計；
2） 風(fēng)扇的設(shè)計或選用；
3） 風(fēng)道的設(shè)計；
4） 散熱器的設(shè)計或選用；
5） 導(dǎo)熱材料或隔熱材料的選用；
6） 空調(diào)或熱交換器的選用；
4.3.2 在產(chǎn)品詳細設(shè)計階段實施熱設(shè)計；
4.3.3 熱設(shè)計的實施由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師或熱設(shè)計工程師負責(zé)；
4.3.4 熱設(shè)計的結(jié)果應(yīng)取得該產(chǎn)品相關(guān)的系統(tǒng)工程師、設(shè)計工程師和可靠性工程師的同
意。如有爭議，由項目負責(zé)人協(xié)調(diào)解決。
4.4 熱仿真
4.4.1 在產(chǎn)品方案階段，應(yīng)該對產(chǎn)品熱設(shè)計方案進行熱仿真；
4.4.2 熱仿真由產(chǎn)品熱設(shè)計工程師或結(jié)構(gòu)工程師負責(zé)；
4.4.3 熱仿真的結(jié)果應(yīng)說明熱設(shè)計方案是否滿足熱設(shè)計目標；
4.4.4 仿真結(jié)果如不符合熱設(shè)計目標，應(yīng)修改設(shè)計方案，使之符合；
4.4.5 仿真結(jié)果與熱設(shè)計目標不符或?qū)Ψ抡娼Y(jié)果有懷疑時，可以進行熱模擬試驗，并以試
驗結(jié)果為準；
4.4.6 熱仿真至少做到單板級。
4.4.7 熱仿真可以抽樣進行。如果熱環(huán)境較差和器件熱敏感度較高的單板或部件通過了熱
仿真，其它單板或部件可以免做熱仿真；
4.5 熱測試
4.5.1 在中試轉(zhuǎn)產(chǎn)階段必須對產(chǎn)品進行熱測試；
4.5.2 熱測試是中試轉(zhuǎn)產(chǎn)試驗的一部份，由事業(yè)部中試部負責(zé)完成；
4.5.3 熱測試的方法應(yīng)符合本標準“7 熱測試的方法和原則”的要求；
4.5.4 熱測試的判據(jù)符合本標準“8 產(chǎn)品熱設(shè)計的通過準則”的要求；
4.5.5 熱測試應(yīng)判定產(chǎn)品是否符合熱設(shè)計目標的要求；
4.5.6 熱測試如不通過，應(yīng)經(jīng)3 名以上專家評審，采取以下措施：
1）更改產(chǎn)品熱設(shè)計；
2）調(diào)整熱設(shè)計目標；
3）制訂整改計劃；
4.6 熱設(shè)計的評審
4.6.1 熱設(shè)計評審是設(shè)計評審的一部份；
4.6.2 在產(chǎn)品方案評審階段應(yīng)評審產(chǎn)品的熱設(shè)計目標、熱仿真結(jié)果和熱設(shè)計方案是否符合
本標準的要求；
4.6.3 在成果鑒定階段應(yīng)評審產(chǎn)品熱測試結(jié)果是否滿足熱設(shè)計目標的要求；
4.6.4 評審如不通過，不能進入下階段工作；
4.7 熱設(shè)計的技術(shù)平臺
康訊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)部負責(zé)熱設(shè)計標準的制訂，散熱技術(shù)的研究、試驗和推廣，熱設(shè)計、熱仿
真及熱測試的技術(shù)支持；
5 熱設(shè)計要求
5.1 系統(tǒng)熱應(yīng)力要求
5.1.1 安全性要求
5.1.1.1 可觸及表面溫升要求
對系統(tǒng)熱設(shè)計，首先要保證可觸及表面的溫升滿足安全性的要求。參見GB4943-2001 信
息技術(shù)設(shè)備的安全。溫升的限值如表1 所示：
表中列出的溫升值是指25℃時的溫升。如果產(chǎn)品允許的工作環(huán)境溫度最高為T，那么實
際允許的溫升值為表中對應(yīng)值減去T-25。

5.1.1.3 對開孔的要求
當(dāng)熱設(shè)計需要開孔時，應(yīng)滿足相關(guān)安規(guī)和EMC 的要求。
5.1.2 設(shè)備溫升的要求
設(shè)備的系統(tǒng)溫升指出風(fēng)口平均溫度與環(huán)境溫度之差；設(shè)備的局部環(huán)境溫升是指設(shè)備內(nèi)部局部環(huán)境溫度與環(huán)境溫度之差。
1 對戶內(nèi)型產(chǎn)品而言，當(dāng)設(shè)備工作在允許的最高環(huán)境溫度時，系統(tǒng)局部環(huán)境溫度不超過65℃；
2 對戶外型產(chǎn)品而言，當(dāng)設(shè)備工作在允許的最高環(huán)境溫度時，系統(tǒng)局部環(huán)境溫度不超過75℃；
3 對戶內(nèi)型產(chǎn)品，如果采用直通風(fēng)道，系統(tǒng)溫升宜在8℃～15℃；如果采用單獨風(fēng)道（臺式機箱或者插箱），系統(tǒng)溫升宜在5℃～10℃。當(dāng)系統(tǒng)熱耗分布均勻時，系統(tǒng)溫升可取較大的值；當(dāng)系統(tǒng)熱耗分布不均勻時，系統(tǒng)溫升取較小值，以保證局部環(huán)境溫度滿足使用要求；
4 對戶外型產(chǎn)品，如果有避免太陽直射、其它熱源輻射等的防護措施，系統(tǒng)溫升宜在15℃～20℃；當(dāng)產(chǎn)品無法避免太陽直射或其它熱源輻射時，因其外表面溫度將升高，系統(tǒng)溫升宜在5℃～10℃。
上述要求均是針對產(chǎn)品在最不利于散熱的配置情況下提出的。
5.1.3 器件溫度要求
5.1.3.1 熱設(shè)計的最終目的是確保電子設(shè)備中器件的工作溫度低于其最大的許可結(jié)溫或者環(huán)境溫度。器件的最大許可溫度可根據(jù)可靠性要求及分配給每一元器件的失效率確定。公司降額設(shè)計標準中對器件最大許可溫度進行了限制，見附錄A。
5.1.3.2 公司推薦使用II 級降額。熱設(shè)計應(yīng)能使器件滿足溫度II 級降額的設(shè)計要求。當(dāng)采用強制風(fēng)冷，一個風(fēng)機發(fā)生損壞時，應(yīng)盡量保證器件可滿足III 級降額設(shè)計的要求。最低限度也應(yīng)保證器件的使用環(huán)境溫度不能高于額定環(huán)境溫度，器件的結(jié)溫不能超過0.9Tjmax。以確保系統(tǒng)的可靠運行。
5.1.3.3 在條件許可的情況下，應(yīng)盡量降低器件的溫度。
5.1.3.4 結(jié)溫的計算
最大允許結(jié)溫是指系統(tǒng)處于散熱最惡劣的配置、運行于允許的最高環(huán)境溫度時的結(jié)溫。
在實際使用中，我們通常測量的是器件的殼溫，殼溫和結(jié)溫的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
j case jc T = T + P ?θ （1）去掉標號，居中
其中Tj 為結(jié)溫，Tcase 為殼溫，P 為通過器件表面散掉的熱耗， jc θ
為結(jié)殼熱阻。
5.2 熱設(shè)計通用要求
  要清楚了解設(shè)備的工作環(huán)境要求，包括環(huán)境溫度的變化范圍、太陽或周圍其它物體的輻射情況等，系統(tǒng)散熱方案應(yīng)該符合產(chǎn)品的工作環(huán)境要求；
  熱設(shè)計應(yīng)與其它設(shè)計（電氣設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，可靠性設(shè)計等）同時進行，當(dāng)出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)進行權(quán)衡分析，折衷解決。不得損害電氣性能，并符合可靠性要求，使設(shè)備的壽命周期費用降至最低；
 熱設(shè)計首先應(yīng)控制自身發(fā)熱，要求效率高，熱耗小；其次是有效的散熱，使有源器件及線路損耗的熱量迅速散發(fā)；?? 要保證冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠及費用較低。一個重要的原則是：力爭用成熟的工藝、成熟的技術(shù)，設(shè)計出高可靠性的產(chǎn)品；
 系統(tǒng)中各單板的發(fā)熱量應(yīng)均勻分布，單板上器件的發(fā)熱量也應(yīng)均勻分布；
 散熱設(shè)計應(yīng)經(jīng)過至少兩個以上方案的優(yōu)選；
  要提高冷卻系統(tǒng)的可維修性。對冷卻系統(tǒng)進行維修時，應(yīng)具有良好的安全性和可達性；
防塵裝置和風(fēng)扇要便于快速拆卸、清洗和更換，且防塵裝置上必須有提醒用戶清洗的標志；最好將每個風(fēng)機做成一個單獨的插箱，以便更換、維修壞了的風(fēng)機時，不影響系統(tǒng)的散熱；
  冷卻風(fēng)機的型號、數(shù)量應(yīng)根據(jù)其合理的工作點選取；
  應(yīng)考慮散熱設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾對產(chǎn)品工作性能的影響；
  風(fēng)機應(yīng)考慮降噪措施，大尺寸高噪聲的風(fēng)機應(yīng)采用轉(zhuǎn)速控制，應(yīng)使設(shè)備的噪聲滿足相應(yīng)標準的要求；
  散熱設(shè)備的失效應(yīng)可檢測和告警。設(shè)備內(nèi)應(yīng)有過熱保護裝置來防止散熱設(shè)備失效后可能引起的危險；
 為避免材料老化等原因?qū)е孪到y(tǒng)散熱惡化，在進行熱設(shè)計時應(yīng)考慮冗余設(shè)計；
 戶外設(shè)備應(yīng)考慮低溫啟動問題；
  元器件的布置按其允許溫度進行分類，允許溫度較高的元器件放在允許溫度較低的元器件下游；熱敏感器件應(yīng)遠離熱氣流通道、電源和其他大功耗的元件，以保證其局部環(huán)境溫度較低；發(fā)熱量大的器件應(yīng)布置在風(fēng)道的末端，以避免對其它器件的散熱產(chǎn)生影響，必要時可考慮進行熱隔離；
?? 垂直放置的自然散熱的印制板，元器件的安裝應(yīng)盡量采用減小氣流阻力的安裝形式，盡量使整塊印制板上的氣流均勻流動,提高散熱效果；
子系統(tǒng)的熱設(shè)計要和整個系統(tǒng)的熱設(shè)計一起考慮。例如，電源整流器的熱設(shè)計要考慮到電源系統(tǒng)的熱設(shè)計、傳輸子架的熱設(shè)計要考慮到整個機柜的熱設(shè)計等，反之亦然。

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