[發(fā)明專利]一種高散熱量輕型放大器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711336966.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108256145B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣忠瑜;湯詠;丁飛;葉誠;劉魯軍
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽四創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36;G06F17/15;G06N3/12
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明屬于雷達(dá)電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高散熱量輕型放大器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。本發(fā)明首先推導(dǎo)出散熱翅片的翅片厚度與翅片間距之間的關(guān)系，再利用遺傳算法優(yōu)化翅片厚度、翅片間距兩個參數(shù)，本發(fā)明設(shè)計的散熱翅片具備單位長度散熱量最大，整體翅片重量最小的優(yōu)點，大大提高了放大器工作的可靠性，使設(shè)備變得更加輕型化。本發(fā)明利用遺傳算法優(yōu)化翅片厚度、翅片間距兩個參數(shù)，可以優(yōu)選出滿足最小重量的放大器的散熱翅片結(jié)構(gòu)形式，而且在該結(jié)構(gòu)形式下的單位長度散熱量最大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高散熱量輕型放大器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

放大器模塊是雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)的重要組成，整個雷達(dá)系統(tǒng)就是基于放大器中的功率管完成信號收發(fā)，所以放大器模塊的工作性能是雷達(dá)可靠性的重要指標(biāo)。

放大器模塊上集成的功率管的熱量特別大，常規(guī)的設(shè)計中，一方面采用冗余設(shè)計，避免單個放大器模塊工作引起的系統(tǒng)故障停機(jī)，另一方面，加大放大器的散熱效果。在后一方面中，常規(guī)的設(shè)計是在放大器模塊的底面加散熱翅片，加大散熱表面積，雖然一定程度上解決了功率管的散熱，但是這種設(shè)計方法引出了如何設(shè)計散熱翅片的高度、厚度、間距的問題。因為，在有限的放大器模塊底面，為了最大散熱表面積，翅片數(shù)量盡可能多，那么翅片間距就盡可能小，導(dǎo)致流體對流換熱系統(tǒng)降低，反而不利于散熱。此外，這也增加了放大器模塊整體重量，在冗余系統(tǒng)中，這會增加系統(tǒng)整體重量，降低了產(chǎn)品機(jī)動性能。因此在設(shè)計中確定散熱翅片的高度、厚度、間距這三個參數(shù)，平衡與此相關(guān)聯(lián)的散熱量、翅片重量是最關(guān)鍵的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高散熱量輕型放大器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，本發(fā)明設(shè)計的散熱翅片具備單位長度散熱量最大，整體翅片重量最小的特點，大大提高了放大器工作的可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施：

一種高散熱量輕型放大器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括以下步驟：

S1、推導(dǎo)出散熱翅片的翅片厚度與翅片間距之間的關(guān)系；

S2、利用遺傳算法優(yōu)化翅片厚度、翅片間距兩個參數(shù)。

優(yōu)選的，步驟S1的具體操作步驟包括：

單個翅片的散熱量Q₁如公式(1)所示：

其中，θ₁為翅片根部溫度減去周圍流體溫度的差值；α為翅片表面的對流換熱系數(shù)；λ為翅片的導(dǎo)熱系數(shù)；δ為翅片厚度；S為翅片深度；L為翅片長度，th()為雙曲正切函數(shù)；

翅片間距K等于Δ+δ，其中，Δ為翅片間隔，則單位長度的翅片數(shù)量為則單位長度的散熱量Q₂如公式(2)所示：

其中，α₁為無翅片部分表面對流換熱系數(shù)；

單位長度的散熱量Q₂對翅片厚度δ的導(dǎo)數(shù)如公式(3)所示：

其中，ch()為雙曲余弦函數(shù)，當(dāng)時，得出公式(4)：

當(dāng)翅片表面的對流換熱系數(shù)α與無翅片部分表面對流換熱系數(shù)α₁相等時，即α₁＝α，則公式(4)可以簡化為

翅片總重量如公式(5)所示：

G＝ρV＝ρSLnδ (5)

其中，G為翅片重量，ρ為翅片密度，V為翅片體積，n為翅片數(shù)量且floor()表示matlab向下取整函數(shù)，B表示放大器模塊的寬度；