淺談通信設(shè)備熱設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

【摘要】 通信設(shè)備的熱設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較系統(tǒng)、繁雜的工程，主要涉及到流體力學(xué)、傳熱學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，只有擁有豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，才能提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)品質(zhì)量，縮短研發(fā)周期。本文主要對(duì)通信設(shè)備熱設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述，并在此基礎(chǔ)上以相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明此方法對(duì)于提升通信設(shè)備的散熱能力具有一定的可行性。

【關(guān)鍵詞】 通信設(shè)備 熱設(shè)計(jì) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

一、前言

隨著我國(guó)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高速度、大容量等已成為我國(guó)當(dāng)代通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。組成通信設(shè)備的主要元件就是高密度的表面貼裝元件，與多層電路板，通信設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中熱流密度增加，散發(fā)出大量的熱量，根據(jù)相關(guān)調(diào)查得知，我國(guó)55%的通信設(shè)備因高溫導(dǎo)致?lián)p壞，溫度高低幾乎與通信設(shè)備的使用壽命成正比。因此，為提升通信設(shè)備的使用率，必須對(duì)通信設(shè)備的熱設(shè)計(jì)進(jìn)行充分研究，以便提升我國(guó)通信設(shè)備質(zhì)量。

二、熱設(shè)計(jì)的總體方案

以下主要以32X2 5G DW DM密集波分復(fù)用終端設(shè)備的熱設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

2.1 32X2 5G DW DM終端設(shè)備的熱分析

在32X2 5G DW DM終端設(shè)備正常工作的情況下，其設(shè)備各子架的相關(guān)功率如表1所示：

根據(jù)表132X2 5G DW DM終端設(shè)備各子架相關(guān)功率來(lái)看，32X2 5G DW DM終端設(shè)備各子架功率不大，但是每個(gè)子架滿配置時(shí)，單盤的數(shù)量有18塊，加之電磁屏蔽的需要，子架的單盤與上下托盤面板之間以及左右側(cè)板會(huì)形成一個(gè)較為密集的金屬盒體，嚴(yán)重影響子架內(nèi)單盤散熱，在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下就會(huì)出現(xiàn)損壞部分單盤與芯片的情況，使設(shè)備不能正常運(yùn)行[1]。

2.2 DW DM終端設(shè)備子架的熱設(shè)計(jì)

DW DM終端設(shè)備子架主要由多個(gè)單盤和一個(gè)子框構(gòu)成， DW DM終端設(shè)備架子圖如圖1所示：

根據(jù)圖1DW DM終端設(shè)備架子示意圖可知，子架熱設(shè)計(jì)具體的方法如下所示：

1、子架單盤起拔器，一般情況下采用導(dǎo)熱系數(shù)比較高的材料，因?yàn)槠湓趯?shí)際中起的主要作用就是散熱，大量的起拔器可以快速、有效降低子架溫度。

2、對(duì)子架下托盤安插單盤的表面進(jìn)行涂覆處理，可有效提升托盤散熱和吸熱能力。

3、在功率較大的電子元件上安裝銅或鋁導(dǎo)熱條以及小風(fēng)扇有助于散熱。

4、在確保單盤良好連接的情況下，可在背板上開(kāi)一定數(shù)量的小孔，有利于子架散熱。

5、左右側(cè)板、子框上下托盤、單盤面板、全采用鋁合金（導(dǎo)熱系數(shù)高），并在上下托盤表面直沖出數(shù)量小孔對(duì)準(zhǔn)發(fā)熱元件，使冷空氣能夠直接對(duì)元件進(jìn)行冷卻。

2.3 32X2 5G DW DM終端設(shè)備整機(jī)的熱設(shè)計(jì)

由于子架中電子元器件比較多，風(fēng)阻比較大，加之DW DM設(shè)備處于長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)中，對(duì)于其采用自然散熱的方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

因此對(duì)于DW DM設(shè)備終端整機(jī)的散熱方式可根據(jù)DW DM終端設(shè)備的整機(jī)功率，確定風(fēng)扇子架由3個(gè)3.5W個(gè)直流風(fēng)扇并聯(lián)組成，子架高度為IU，以增強(qiáng)自然對(duì)流，降低每個(gè)子架內(nèi)的溫度。

同時(shí)還可在風(fēng)扇子架的上表面沖出尺寸較大的圓孔，并將風(fēng)扇的軸心安裝在功能子架中心，這樣風(fēng)扇可將冷空氣吸入機(jī)柜內(nèi)，確保機(jī)柜內(nèi)的熱空氣能夠順暢排出，使得DW DM終端設(shè)備能夠很好的散熱。

三、32X2 5G DW DM終端設(shè)備的熱試驗(yàn)

根據(jù)ITU-T對(duì)DW DM設(shè)備的熱設(shè)計(jì)要求，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行高溫測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示：

根據(jù)該測(cè)試的相關(guān)數(shù)據(jù)可以表明，DW DM終端設(shè)備72小時(shí)高溫在線熱試驗(yàn)中，通信誤碼為零，DW DM終端設(shè)備熱設(shè)計(jì)完全符合ITU-T的相關(guān)要求，DW DM終端設(shè)備可以長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行[3]。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，熱設(shè)計(jì)是DW DM等通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題，對(duì)于可靠性要求高，使用環(huán)境特殊的通訊電子設(shè)備，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)其散熱方案進(jìn)行分析評(píng)估，確認(rèn)DW DM終端設(shè)備熱設(shè)計(jì)可行性，并對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行優(yōu)化。DW DM終端設(shè)備熱設(shè)計(jì)的好壞直接影響到DW DM終端設(shè)備工作的穩(wěn)定性，因此，在DW DM終端熱設(shè)計(jì)中，既要達(dá)到散熱效果，還要起到防塵、防潮作用，以便為我國(guó)進(jìn)一步完善，熱交換器結(jié)構(gòu)和功能提供有效的參考依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]宋洪濤，賓鴻贊.熱仿真技術(shù)在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用[J].應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，2013，23（17）：12-15.

[2]郭欣茹，張亞峰.電子設(shè)備機(jī)箱的強(qiáng)冷風(fēng)設(shè)計(jì)[J].無(wú)線通信技術(shù)，2012，34（12）：23-26.

[3]高德明，肖景濤.通信設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題[J].廣東工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，12（4）：14-17.