BOB半岛:电子设备机箱机柜控制台设计及热设计2021年11月

　　如今，中国已成为世界电子设备的制造中心，整个电子制造业的结构正在发生新的变化与调整，新器件、新材料、新工艺不断问世，特别是日新月异的微电子技术正在向各个领域广泛渗透。因此传统的电子设备和工艺方法受到严重挑战，中国电子制造业迫切需要大量精通各方面知识的设计、制造工程师。现代电子设备（产品）所处的环境主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境等。各种环境因素的影响都可能导致电子设备可靠性降低、失效甚至损坏，必须采取防护措施。为切实帮助工程师解决工作中遇到的各种实际问题与困难，特组织召开“电子设备机箱机柜控制台设计及

　　王老师，原电子工业部热设计专家组成员，长期从事电子设备结构设计、热设计及电子机械工程的研究，研制出了我国第一部机载大功率液冷系统，制定了部标组合散热器，参加了多项国家标准，军用标准的定制，多次获得国家及部级科技成果奖，出版了《电子设备热设计速查手册》、《电子散热器技术手册》、《电子设备结构设计手册》、《电子设备结构工程师手册》、《电子机械工程设计手册》、《电子设备机箱.机柜.控制台设计手册》、《工业材料实用手册》等30本手册。专长：电子设备结构设计、热设计、热分析及热测试。主讲电子设备热设计及结构设计十余年(公开课与内训课)，深受单位及学员好评。

　　A1 在确定设备整体方案时，除了考虑技术性、经济性、体积、重量、耗电等外，可靠性是首先要考虑的重要因素。在满足体积、重量及耗电即是数条件下，必须确立以可靠性、技术先进性及经济性为准则的最佳构成整体方案。

　　A4 对己投进使用的相同（或相似）的产品，考察其现场可靠性指标，维修性指标及对这两种备标的影响因素，以确定进步当前研制产可靠性的有效措施。

　　A5 应对可靠性指标和维修性指标进行公道分配，明确分系统（或分机）、不见、以至元器件的的可靠性指标。

　　A6 根据设备的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性预计。随着研制工作深进地进行，预计于分配应反复进行多次，以保持其有效性。

　　A8 在满足技术性要求的情况下，尽量简化方案及电路设计和结构设计 ，减少整机元器件数目及机械结构零件。

　　A9 在确定方案前，应对设备将投进使用的环境进行具体的现场调查 ，并对其进行分析，确定影响设备可靠性最重要的环境及应力，以作为采取防护设计和环境隔离设计的依据。

　　A10 尽量实施系列化设计。在原有的成熟产品上逐步扩展，抅成系列，在一个型号上不能采用过多的新技术。采用新技术要考虑继续性。

　　A11 尽量实施同一化设计。凡有可能均应用通用零件，保证全部相同的可移动模块、组件和零件都能互换。

　　A12 尽量实施集成化设计。在设计中，尽量采用固体组件，使分立元器件减少到最小程度。其优选序列为：大规模集成电路-中规模集成电路-小规模集成电路-分立元器件

　　A13 尽量不用不成熟的新技术。如必须使用时应对其可行性及可靠性进行充分论证，并进行各种严格试验。

　　A14 尽量减少元器件规格品种，增加元器件的复用率，使元器件品种规格与数目比减少到最小程度。

　　A15 在设备设计上，应尽量采用数字电路取代线性电路，由于数字电路具有标准化程度高、稳定性好、漂移小、通用性强及接口参数易匹配等优点。

　　A16 根据经济性及重量、体积、耗电约束要求，确定设备降额程度，使其降额比尽量减小，便不要因选择过于守旧的组件和零件导致体积和重量过于庞大。

　　A17 在确定方案时，应根据体积、重量、经济性与可靠性及维修性确定设备的冗余设计，尽量采用功能冗余。

　　A18 设计设备时，必须符合实际要求，无论在电气上或是结构上，提出局部过高的性能要求，必将导致可靠性下降。

　　A19 不要设计比技术规范要求更高的输出功率或灵敏度的线路，但是也必须在最坏的条件下使用而留有余地。

　　A23 假如有轻易获得而行之有效的普通工以能够解决题目，就不必要过于追求新工艺。由于最新的不一定是最好的，并且最新的花样没有经过期间的考验；应以用度、体积、重量、研制进度等方面权衡选用，只有为了满足特定的要求时才宜采用。

　　A24 为了尽量降低对电源的要求和内部温升，应尽量降低电压和电流。这样可把功率损降低到最低限度，避免高功耗电路，但不应牺牲稳定性或技术性能。

　　A26 在设备研制的早期阶段应进行可靠性研制试验。在设计定型后大批投产前应进行可靠性增长试验，以进步设备的固有可靠性和任务可靠性。

　　A27 对设备和电路应进行潜伏通路分析、找出潜伏通路、绘图错误及设计题目。避免出现不需要功能和需要受到抑制。

　　A28 对稳定性要求高的部件、电路，必须通过容差分析进行参数漂移设计，减少电路在元器件答应容差范围内失效。

　　A29 正确选择电路的工作状态，减少温度和使用环境变化对电子元器件和机械零件特性值稳定性的影响。

　　A30 留意分析电路在暂态过程中引起的瞬时过载，加强暂态保护电路设计，防止元器件的瞬时过载造成的失效。

　　A31 主要的信号线、电缆要选用高可靠连接。必要时对继电器、开关、接插件等可采用冗余技术，如采取并联接或将多余接点全部利用等。

　　A33 分机、电路必须进行电磁兼容性设计，解决设备与外界环境的兼容，减少来自外界的天电干扰或电气设备的干扰解决产品内部各级电路间的兼容。克服设备内部、各分板及各级之间由于器件安装不公道、连线不正确而产生的辐射干扰和传导干扰。

　　A34 采用故障--安全装置。尽量避免由于部件故障而引起的不安全状态，或使得一系列其他部件也发生故障甚至引起整个设备发生故障。

　　A36 在设计电路及结构设计时和选用元器件时，应尽量降低环境影响的灵敏性，以保证在最坏环境下的可靠性。

　　A37 选择接触良好的继电器和开关，要考虑截断峰值电流，通过最小电流，以及最大可接受的接触阻抗。

　　A39 假如可变电阻器有一端未与线路相接，应将滑臂接上，以防止开路。应确保调至最小电阻时，电阻器和额定功率仍然适用。

　　A46 考虑经济性、体积及重量等，应最大限度地利用传导、辐射、对流等基本冷却方式，避免外加冷却设施。

　　A51 在设计的初期阶段，应预先研究哪些部件可能产生电磁干扰和易受电磁干扰，以便采取措施，确定要使用哪些抗电磁干扰的方法。

　　A52 设备内测试电路应作为电磁兼容性设计的一部分来考虑；假如事后才加上往就可能破坏原先的电磁兼容性设计。

　　A55 在设备中，尽量控制脉冲波形前沿上升速度和宽广，以减少干扰的高频分量，（在满足电气性能的情况下）。

　　A58 保险丝和线路等过载保护器件应该使于使用（最好就在前面板上）。除非为了安全上的需要，应不要求使用特殊工具。

　　A60 在前面板上应安装指示器，以指示保险丝或线路截断器已经将某一电路断开。保险丝板上应标出每一保险丝的额定值，并标出保险丝保护的范围。

　　A74 接插件除了电流进行降额应用外，对其电压也要进行降额，根据触点间隙大小、直流及交流要求不同而进行适当降额。

　　A75 对于电缆、导线除了对电流进行降额应用外（铜线每平方毫米截面流过电流不得超过7安培），要留意电缆电压，对于多芯电缆更要留意其电压降额。

　　A79 结构件降额一般指增加负载系数和安全余量，但也不能增加过大，否则造成设备体积、重量、经费的增加。

　　A81 对于电子管灯丝电压和继电器的线包电流不能降额，而应保持在额定值左右（100±5%）；否则会降低电子管寿命和影响继电器的可靠吸合。

　　A83 对电容器降额应留意，对某些电容器降额水平太大，畅引起低电平失效，交流应用要比直流应用降额幅度要大，随着频率增加降额幅度要随之增加。

　　A84 对于磁控管降额的使用，假如阳极电流不加到规定值，降低灯丝电压使用，不仅不能进步可靠性，恰恰相反，正是牺牲了可靠性。

　　A85 为了保证设备的稳定性，电路设计时，要有一定功率裕量，通常应有20-30%的裕量，重要地方可用50-100%的裕量，要求稳定性、可靠性越高的地方，裕量越大。

　　A87 在设计电路时，应对那些随温度变化其参数也初之变化的元器件进行温度补偿，以使电路稳定。

　　A90 进行传动部件强度和刚度裕度设计，要保证在恶劣环境条件下与其他电子部件同时进进“浴盆效应”的磨损期。

　　A94 电子设备的元器件，机械零件存在着贮存失效，在设计上应有减少这种失效措施，同时采取正确存储方法。

　　A96 电路设计应把需要调整的元器件（如：半可变电容器、电位器、可变电感器及电阻器等）减少到最小程度。

　　A104 使用反馈技术来补偿（或抑制）参数变化所带来的影响，保证电路性能稳定。例如，由阻容网络和集成电路运算放大器组成的各种反馈放大器，可以有效地抑制在因元器件老化等原因性能产生某些变化的情况下，仍然能符合最低限度的性能要求。

　　A105 对于重要而又易出故障的分机，电路和易失效的元器件在体积、重量、经费、耗电等方面答应的条件下，经可靠性预计和分配后，采用冗余设计技术。

　　A106 接插件、开关、继电器的触点要增加冗余接点，并联工作。插头座、开关、继电器的多余接点全部利用，多点并接。

　　A107 每个接线%的接线柱或接线 当转换开关的可靠性小于单元可靠度50%时，则应采用工作储备。

　　A109 当体积、重量非关重要，而可靠性及耗电至关重要时则应采取非工作储备，非工作储备有利于维修。

　　A110 储备设计能冗余是非常可取的，当其中冗余部件失效时并不影响主要功能；而同时工作时，又收到降额设计的效果。

　　A113 假如对设备的体积、重量等有严格要求，而进步单元的可靠性又有可能满足执行任务要求的话就不必采用储备设计；同时应考虑经济性。

　　A115 对于设备（或系统）中的可靠性薄弱环节进行储备设计而采取混合储备设计措施是很可取的。这是经过可靠性、经济性及重量和体积的权衡结果。

　　A117 运动状态下的非工作储备（冷储备）可以缩短信号中断时间，在储备设计中可以根据具体情况加以说明。

　　A125 安装零件时，应充分考虑到四周零件辐射出的热，以使每一器件的温度都不超过其最大工作温度雨避免对准热源。

　　A129 假如玻璃环氧树脂印制线路板不能足以散发所产生的热量，则应考虑加设散热网络和金属总印制电路板。

　　A131 加大热传导面积和传导零件之间的接触面积。在两种不同温度的物体相互接触时，接触热阻是至关重要的。为此，必须进步接触表面的加工精度、加大接触压力或垫进软的可展性导热材料。

　　A134 使用透风机进行风冷，俩电子元器件温度保持在安全的工作温度范围内。透风口必须符合电磁干扰、安全性要求，同时应考虑防淋雨要求。

　　A135 气冷系统需根据散热量进行设计，并应根据下列条件：在封闭的设备内压力降低时应通进的空气量、设备的体积，在热源出保持安全的工作温度，以及冷却功率的最低限度（即使空气在冷却系统内运动所需的能量）。

　　A137 用以冷却内部部件的空气须经过滤，否则大量污物将积在敏感的线路上，引起功能下降或腐蚀（在湿润环境中会更加速进行），污物还能阻碍空气流通和起尽热作。