基于有限元法的開關電源熱設計技術的研究.pdf

1、開關電源廣泛應用于電力、軌道交通、石化、冶金等領域。它逐步向小型化、高頻化、高功率密度的方向發(fā)展，應用領域環(huán)境日趨嚴峻，因而對開關電源的可靠性提出了更高的要求。溫度是影響開關電源可靠性的重要因素。開關電源的溫度過高，嚴重影響了開關電源可靠性的提高，同時也降低其使用壽命。開關電源的熱設計對于提高開關電源可靠性和壽命具有重要的作用。因此，開關電源熱設計是十分必要的，并且成為開關電源設計的重要環(huán)節(jié)。
　　本文以工作于密閉電源盒內(nèi)的開關電

2、源為研究對象，針對其節(jié)點溫度過高和多熱源之間的相互影響導致可靠性降低的問題，提出了一種適用于開關電源熱分析和熱設計的有限元方法。利用這種方法分析開關電源的熱特性，對開關電源進行熱設計，降低了開關電源主要器件的節(jié)點溫度，改善了開關電源的溫度分布，提高了開關電源的可靠性，延長了壽命。
　　本文首先根據(jù)傳熱學理論，分析開關電源的散熱途徑，建立開關電源穩(wěn)態(tài)熱場的數(shù)學模型，并應用變分原理得到其等價的泛函形式。然后，利用有限元熱分析軟件ANS

3、YS，對開關電源模型進行簡化處理，建立開關電源的有限元模型，對特定工況的開關電源的三維溫度場進行仿真分析，并將仿真結果與用紅外熱像儀拍攝的實際數(shù)值進行比較，驗證了借助有限元軟件ANSYS建立的有限元模型和所施加的載荷與邊界條件的正確性，證明了該方法的可行性。針對開關電源的穩(wěn)態(tài)溫度分布情況和影響散熱的主要因素，分別對開關電源的電路布局、內(nèi)部介質(zhì)和外殼的結構進行設計。最后，針對開關電源的溫度分布情況，利用GJB/Z299C-2006中元器件