曾乙钊 李思葆
（桂林长海发展有限责任公司 广西壮族自治区 桂林市 541001）
摘要：随着现代化建设的突飞猛进，机械化电子设备的发展也有了很大的进步。机箱是电子仪器设备的重要组成分，由于其具有防热、抗振、抗电磁辐射、美观外形等功能，因此机箱可靠性设计是仪器设计中具有重要意义。本文通过对机箱有关防热、抗振、抗辐射、美观外形的设计讨论，阐述了机箱可靠性设计的一般原则与措施，对仪器设备的机箱可靠性设计具有一定的指导与借鉴作用。
关键词：小型机械；电子设备机箱；散热设计
引言
电子信息技术的快速发展带动了电子机箱产业的不断发展壮大。文章分析了我国电子机箱在市场上的应用现状、生产加工、产业分布情况及存在的问题,提出了未来市场对电子机箱的需求特点,对电子机箱产业的改进和发展前景及方向做了简单的分析预测。作为电子设备的关键散热结构，机箱设计质量与电子设备的使用寿命息息相关，机箱设计是电子设备结构设计的关键环节，其是研发人员主要探究的部分。据此，本文主要对小型电子设备机箱的散热设计进行了详细分析。
1小型电子设备机箱的散热措施
1.1优化机箱材质
一般来说，电子设备机箱散热设计在材料选择上，会遵守导热系数较大的原则，以此保证机箱充分具备良好的热传导能力。金属导热系数比较大，是机箱材料的最佳选择，但是电子设备设计时，还需要对材料的性价比进行充分考虑，所以，大体上来讲，利用铜、铸铁、钢、铝等金属，进行机箱设计十分常见（具体模型如图1所示）。然而，提高机箱的热辐射能力，有助于设备向外散发热量，从而实现电子设备温度的合理控制。一般情况下，利用机身周围涂上黑漆的方式，控制温度，优先选用较为粗糙的黑漆，提高机箱的热辐射能力。如果依旧无法获得明显效果，可以在机箱上涂上黑色的皱纹漆，以此在一定程度上增强热辐射的效果。
1.2强迫通风散热
充分合理发挥风机作用，抽风或者鼓风，从而实现强迫性通风的良好效果，还能够获得较好的设备内部散热性能。就发热元件比较多的大功率电子设备而言，整体性散热，需要强迫通风散热，这样才会获得更好的效果。而且，强迫通风散热能够加快电子设备内部空气的流动速度，所用到的设施设备简单，维护成本低，操作便捷。现阶段，在强迫性冷却方式中最受青睐。整机鼓风风压比较大，效率较高，且具备专项风道进行冷却，主要划分为两类，即无鼓风管道、有鼓风管道。在强迫散热时，还能够通过风孔散热，通风孔一般会安置在机箱两侧或者边缘位置，放置在底部，能够获得良好的通风效果。在开孔的时候，需要对机身的温差进行全面控制，温差太大的位置通风孔需要确保一定距离，避免形成自然对流。
1.3合理布置元器件
对元器件和其之间的距离进行有效控制，能够促使空气流动有所增加，并提高对流传热和热传导水平，有助于控制电子设备温度。在电路板上，安装半导体器件时，需要把大功率晶体管，放置到气流入口的上游位置，在气流的下游出口位置，放置功率较小的集成电路，以此保持电子设备内部温度足够均衡，散热充分均匀。在进行元器件布置时，还需要测试变压器等等各种元件的性能，其中不耐热的元件应该安置在气流入口的上游位置，确保元件可以充分发挥作用，正常运转。尤其是要正确处理热敏感元件，即利用热屏蔽的方式方法，控制电子设备的温差。
1.4科学安排印制电路板
在进行电子设备设计和安装的过程中，只存在一块印制电路板，其放置方向就不会存在特殊性，垂直放置或者水平放置都能够确保其正常运行的温度，而温度上升的范围是大体一致的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电子设备内部需要安装很多块印制电路板时，会利用并联配置的方式，严格控制印制电路板之间的间距，最小控制在30mm，只有这样，才能够确保电子设备内部充分具备较好的散热性。另外，可以在印制电路板和元器件的中间位置，安置导热条，以此优化多块印制电路板间的传导散热性能，有效控制导热条件和元件之间的热阻，保证电路板和元件间的距离相对宽敞，从而大大提高小型电子设备机箱的散热水平。
1.5合理设置机箱内部结构件
对小型电子设备机箱进行散热设计，其中所产生的热量大多数都是由变压器、集成电路、大功率电阻等元件引发的。散热设计的关键就是把电子设备的内部热量通过各种形式，散发出来，可以以热传导、热对流等物理方式。而散热设计的最终目标就是提高电子设备的热交换率，确保电子设备在运行时处于正常的温度范围内，根据结构件的发热功率与所允许的工作最高温、最低温。小型电子设备散发的热量会以金属结构件作为载体，传导到机箱上，然后，机箱通过热辐射和热对流等形式，散发热量。其中散热难度较大的结构件电子设备，则应该利用强制性风冷、水冷的形式，加以冷却，以此提高机箱内热交换的水平与速度。
2小型电子设备机箱的散热设计
2.1自然冷却设计
小型电子设备自然冷却机箱一般是通过两种方式进行散热，即表面辐射和空气自然对流交换。机箱的表面是自然对流的扩展面，热源和机箱之间存在导热性连接，很有可能会造成表面温度上升的不良局面，从而影响操作人员的正常工作，所以机箱的表面温度必须控制在10℃以内。
2.2强迫空气冷却设计
2.2.1风机选择
在选择风机的时候，需要对风量、风压、效率、气流、阻力特性、噪声、体积、重量等各种因素进行综合考虑，其中，最主要的是风量与风压。如果要求选择风压较低、风量比较大、噪声比较小的设备时，应该选择轴流式风机，相反的状态，则选择离心式风机。
2.2.2风机串联与并联
风机风量与风压难以满足相关要求的时候，可以通过串联或者并联的方式。在通风机风量可以满足要求的状态下，风压不足，则应利用两只风机串联的方式进行工作，以此加强工作压力。在通风机串联的时候，工作特性则会产生一定的变化。不同的通风机风量都会有所增加，但是在相同的风量下，两台通风机的风压加起来，风压就会有所增加。在通风机并联使用的时候，风压会相对较高，但是总风量是通风机风量的总和。在风道特性曲线相对平坦的时候，应适当增加风量，利用并联系统。而并联系统具有其自身的独特优势，即气流路径较短，阻力损失比较小，气流分布均匀，但是效率则相对较差。
2.2.3风路的科学合理设计
其一，如果机箱的发热分布比较均衡，而元器件之间保持的距离也应该大体相同，从而才能够促使风量均匀地穿过各个发热源。其二，如果机箱发热分布不够均匀，发热量比较大的区域，元器件排列时需要足够稀松，而对于发热量比较小的区域，在布置时，元器件则应该稍微密切一些，或者增加导流条，促使风能可以及时流到关键的发热器件中去。其三，如果风扇能够同时将散热器和模块内部的其他发热器件冷却，那么就应该在模块的内部利用阻流的方式，促使大多数风量可以流进散热器中去。其四，进风口的结构设计需要遵守一定的原则，即不仅要尽量降低气流阻力，确保处于最小状态，还应做到有效防尘，需要对这两原则进行充分考虑。
结语
总而言之，就小型电子设备的设计而言，机箱散热设计需要以仪器机箱功能为依据，综合考虑并详细分析机箱，以此实现散热程度最佳的设计目标。伴随着科学技术的快速发展与材料科研不断深化，相关散热设计技术与工艺势必会进一步实现全面改进与优化，从而在很大程度提高电子设备机箱的散热水平，为确保小型电子设备的使用寿命奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]张瑜.密闭电子设备机箱的热设计试验研究[J].电子机械工程，2015，31（4）：5-8.
[2]徐丽媛.电子设备机箱散热结构设计[J].电子制作，2015（4z）.
[3]刘霞芳，王文博，赵尧，等.电子设备机箱的通风散热设计[J].移动信息，2015（9）：00024.
[4]苏世明，李伟.电子设备机箱散热仿真分析[J].光电技术应用，2013，28（3）：64-67.
论文作者:曾乙钊,李思葆
论文发表刊物:《科技研究》2019年1期
论文发表时间:2019/4/23
标签：机箱论文; 电子设备论文; 风量论文; 风压论文; 通风机论文; 风机论文; 气流论文; 《科技研究》2019年1期论文;