海拔对电子元件影响.doc

海拔对电子元件器件影响 高海拔环境的两个主要特点及影响 ? 高海拔空气稀薄、气压低： 气压低——电气间隙（Clearance）的击穿电压低 空气稀薄——风流量减小，散热量降低 ? 海拔高度增加，宇宙射线粒子增加 宇宙射线粒子——破坏器件的电荷区电场，造成器件失效 海拔超过2000米时，元气件的绝缘性能将下降，需要使用大爬距的加强型绝缘件。 另外还把过高时还需考虑元器件的降容系数，具体到每个元件，厂家会有说明降容系数的。 空气稀薄散热差 元件降容系数大，易击穿，因此电气间隙要大。 电气元件和成套标注的2000米是针对试验条件的，不代表不能在2000米以上应用。 海拔高度对温升的影响很多公司在电子设备产品的设计时，都要求设备能在高海拔下稳定工作。通常“高海拔”指的是海拔1500m(约5000英尺)或3000m(10000英尺)的高度。对于设计和质量控制来说，预测产品在高海拔下运行时的温升是非常重要的。有许多方法可以用于修正海拔高度对于温升的影响，而其中的许多方法都为了简化计算过程而牺牲了精度。尽管许多公司确实使用了有依据的修正方式，然而其他很多公司不必要使用这样的复杂公式。如今电子设备的结构很复杂。电路板上安装着不同的电子元件，这些电子元件使得流经电路板的空气有着复杂的流场，如回流，死区和其他热源引起的热尾流。如果不考虑这些造成分析的困难，所有表面温度的计算和海平面的测量数据都可以使用本文中的推荐方法外推到任何海拔高度（超过海拔6000米就不好这样修正了，当然，提供的数据也截止到6000m，即20000英尺） 高度修正以海平面为条件测量或者计算得到的空气冷却的表面温度能够使用系数进行修正得到高海拔条件下的结果。这种方式适用于任何依赖空气对流散热的表面，如壳温，电路板的温度和散热片的温度，甚至在不知道准确的耗散功率的情况下也能使用这种方法。并且在一个强迫风冷系统中的空气温升也可以使用这种方法估算。高度修正系数表达了特定的高度下对流环境的影响。这种方法首先是参考文献1所提出的。电子设备的对流环境包括：轴流/离心风扇冷却系统，有通风孔的机箱中的或是直接暴露在外以自然对流冷却的电子元件。系数表如下表1。 表一 高海拔下的温升修正系数 高度 系数 米(英尺) 轴流风扇(常规) 轴流风扇(大功率) 自然对流 0 1.00 1.00 1.00 1,500 (5,000) 1.20 1.16 1.10 3,000 (10,000) 1.45 1.35 1.21 4,500 (15,000) 1.77 1.58 1.33 6,000 (20,000) 2.18 1.86 1.48 上表中的轴流风扇冷却系统中的常规和大功率器件的温升修正系数有所不同。常规的温升修正系数可以用于所有测量得到的表面温度，并且能够使用于元器件的外壳，电路板表面和散热器的鳍片。也可用于空气的温升。而对那些温升主要是由于自身功率支配并非是空气温度升高影响的器件来说，常规的温升修正系数有些过于保守了。推荐的大功率的修正系数主要是减小过于保守的常规系数。最后自然对流的温升修正系数主要用于修正自然对流所冷却的表面温度。表一中的系数使用以下的方程（1）修正高度的影响。 ????????????????????????? T(z) -- Tamb = [ TSL -- TSL,amb ] × Multiplier(z, Configuration) (1)其中：????????????????????????? T(z) - Tamb????? 表示海拔高度z下的表面温度或空气的温度减去环境温度????????????????????????? TSL -- TSL,amb 表示海平面下的表面温度或空气的温度减去环境温度???????????????????????? Multiplier(z, Configuration) 是表一中的温升修正系数这种简单的高度修正方式使用了特定的系数修正了海平面条件下的温升,并且消除了耗散功率的不确定性和对流流场不均匀的影响.一旦使用这种方式确定了高海拔下的表面温度或临界温度,就可以使用传统的热阻网络法计算出结温或是与散热片接触区域的温度.另一种方式是直接在表面温度上增加一个固定的温升,而不考虑对流环境或是耗散功率, 如3000米(10000英尺)的情况下,通常是直接增加5° 到7°C.而有的则以海拔高度升高进行累加,如每300米温升增加1°C.这些方式也是非常简单的,但也许仅适合于以前的产品,他们不如公式1和表一的修正方法精确,而且会使得热管理设计和相关的决定不够优化. 海拔高度对散热的影响随着海拔高度的增大，空气的密度逐渐降低，而对流换热能力和设备的整体热容量也不断的减少，因此。所有依赖于自然对流