4 热设计的流程与职责
4.1 热设计的目标

4.1.1 热设计目标本质上是为了保证产品在规定温度条件下正常工作并达到产品的可靠
性目标，从而对产品各部分温升的限制性要求。热设计目标是可靠性目标的一部份。
4.1.2 热设计的目标要综合考虑以下（但不限于）需求，在成本和技术手段许可的条件下
实现尽可能低的温升要求：
1） 用户的要求；
2） 国际和国内标准的要求；
3） 产品的可靠性目标；
4） 国内外先进企业的热设计水平；
5） 成本和技术条件的限制；
4.1.3 热设计目标由一系列的工作条件和温升限制组成，包括（但不限于）以下内容：
1） 产品的工作温度范围；
2） 产品各单板或部件的最大热耗，必要时说明到器件；
3） 产品各单板或部件的最高温升；
4） 产品各单板、部件上大功耗器件、关键器件和热敏感器件的最高温升；
5） 产品系统温升；
4.1.4 产品热设计目标由产品系统工程师或可靠性工程师制定，在《研制规范》中规定。
4.2 热设计的方案
4.2.1 热设计方案是为了实现热设计目标而采用的技术路径和方法。
4.2.2 热设计方案确定产品采用的散热技术和方法，并论证其可行性。
4.2.3 热设计方案由热设计工程师或结构工程师制订，经系统工程师或可靠性工程师同
意，在《总体方案》或《结构设计方案》中阐述。
4.3 热设计的实施
4.3.1 热设计的实施是指为实现热设计方案而进行的具体设计工作，包括但不限于：
1） 单板上的热布局设计；
2） 风扇的设计或选用；
3） 风道的设计；
4） 散热器的设计或选用；
5） 导热材料或隔热材料的选用；
6） 空调或热交换器的选用；
4.3.2 在产品详细设计阶段实施热设计；
4.3.3 热设计的实施由产品结构设计工程师或热设计工程师负责；
4.3.4 热设计的结果应取得该产品相关的系统工程师、设计工程师和可靠性工程师的同
意。如有争议，由项目负责人协调解决。
4.4 热仿真
4.4.1 在产品方案阶段，应该对产品热设计方案进行热仿真；
4.4.2 热仿真由产品热设计工程师或结构工程师负责；
4.4.3 热仿真的结果应说明热设计方案是否满足热设计目标；
4.4.4 仿真结果如不符合热设计目标，应修改设计方案，使之符合；
4.4.5 仿真结果与热设计目标不符或对仿真结果有怀疑时，可以进行热模拟试验，并以试
验结果为准；
4.4.6 热仿真至少做到单板级。
4.4.7 热仿真可以抽样进行。如果热环境较差和器件热敏感度较高的单板或部件通过了热
仿真，其它单板或部件可以免做热仿真；
4.5 热测试
4.5.1 在中试转产阶段必须对产品进行热测试；
4.5.2 热测试是中试转产试验的一部份，由事业部中试部负责完成；
4.5.3 热测试的方法应符合本标准“7 热测试的方法和原则”的要求；
4.5.4 热测试的判据符合本标准“8 产品热设计的通过准则”的要求；
4.5.5 热测试应判定产品是否符合热设计目标的要求；
4.5.6 热测试如不通过，应经3 名以上专家评审，采取以下措施：
1）更改产品热设计；
2）调整热设计目标；
3）制订整改计划；
4.6 热设计的评审
4.6.1 热设计评审是设计评审的一部份；
4.6.2 在产品方案评审阶段应评审产品的热设计目标、热仿真结果和热设计方案是否符合
本标准的要求；
4.6.3 在成果鉴定阶段应评审产品热测试结果是否满足热设计目标的要求；
4.6.4 评审如不通过，不能进入下阶段工作；
4.7 热设计的技术平台
康讯结构系统部负责热设计标准的制订，散热技术的研究、试验和推广，热设计、热仿
真及热测试的技术支持；
5 热设计要求
5.1 系统热应力要求
5.1.1 安全性要求
5.1.1.1 可触及表面温升要求
对系统热设计，首先要保证可触及表面的温升满足安全性的要求。参见GB4943-2001 信
息技术设备的安全。温升的限值如表1 所示：
表中列出的温升值是指25℃时的温升。如果产品允许的工作环境温度最高为T，那么实
际允许的温升值为表中对应值减去T-25。

5.1.1.3 对开孔的要求
当热设计需要开孔时，应满足相关安规和EMC 的要求。
5.1.2 设备温升的要求
设备的系统温升指出风口平均温度与环境温度之差；设备的局部环境温升是指设备内部局部环境温度与环境温度之差。
1 对户内型产品而言，当设备工作在允许的最高环境温度时，系统局部环境温度不超过65℃；
2 对户外型产品而言，当设备工作在允许的最高环境温度时，系统局部环境温度不超过75℃；
3 对户内型产品，如果采用直通风道，系统温升宜在8℃～15℃；如果采用单独风道（台式机箱或者插箱），系统温升宜在5℃～10℃。当系统热耗分布均匀时，系统温升可取较大的值；当系统热耗分布不均匀时，系统温升取较小值，以保证局部环境温度满足使用要求；
4 对户外型产品，如果有避免太阳直射、其它热源辐射等的防护措施，系统温升宜在15℃～20℃；当产品无法避免太阳直射或其它热源辐射时，因其外表面温度将升高，系统温升宜在5℃～10℃。
上述要求均是针对产品在最不利于散热的配置情况下提出的。
5.1.3 器件温度要求
5.1.3.1 热设计的最终目的是确保电子设备中器件的工作温度低于其最大的许可结温或者环境温度。器件的最大许可温度可根据可靠性要求及分配给每一元器件的失效率确定。公司降额设计标准中对器件最大许可温度进行了限制，见附录A。
5.1.3.2 公司推荐使用II 级降额。热设计应能使器件满足温度II 级降额的设计要求。当采用强制风冷，一个风机发生损坏时，应尽量保证器件可满足III 级降额设计的要求。最低限度也应保证器件的使用环境温度不能高于额定环境温度，器件的结温不能超过0.9Tjmax。以确保系统的可靠运行。
5.1.3.3 在条件许可的情况下，应尽量降低器件的温度。
5.1.3.4 结温的计算
最大允许结温是指系统处于散热最恶劣的配置、运行于允许的最高环境温度时的结温。
在实际使用中，我们通常测量的是器件的壳温，壳温和结温的转换关系为：
j case jc T = T + P ?θ （1）去掉标号，居中
其中Tj 为结温，Tcase 为壳温，P 为通过器件表面散掉的热耗， jc θ
为结壳热阻。
5.2 热设计通用要求
  要清楚了解设备的工作环境要求，包括环境温度的变化范围、太阳或周围其它物体的辐射情况等，系统散热方案应该符合产品的工作环境要求；
  热设计应与其它设计（电气设计，结构设计，可靠性设计等）同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决。不得损害电气性能，并符合可靠性要求，使设备的寿命周期费用降至最低；
 热设计首先应控制自身发热，要求效率高，热耗小；其次是有效的散热，使有源器件及线路损耗的热量迅速散发；?? 要保证冷却系统结构简单、工作可靠及费用较低。一个重要的原则是：力争用成熟的工艺、成熟的技术，设计出高可靠性的产品；
 系统中各单板的发热量应均匀分布，单板上器件的发热量也应均匀分布；
 散热设计应经过至少两个以上方案的优选；
  要提高冷却系统的可维修性。对冷却系统进行维修时，应具有良好的安全性和可达性；
防尘装置和风扇要便于快速拆卸、清洗和更换，且防尘装置上必须有提醒用户清洗的标志；最好将每个风机做成一个单独的插箱，以便更换、维修坏了的风机时，不影响系统的散热；
  冷却风机的型号、数量应根据其合理的工作点选取；
  应考虑散热设备产生电磁干扰对产品工作性能的影响；
  风机应考虑降噪措施，大尺寸高噪声的风机应采用转速控制，应使设备的噪声满足相应标准的要求；
  散热设备的失效应可检测和告警。设备内应有过热保护装置来防止散热设备失效后可能引起的危险；
 为避免材料老化等原因导致系统散热恶化，在进行热设计时应考虑冗余设计；
 户外设备应考虑低温启动问题；
  元器件的布置按其允许温度进行分类，允许温度较高的元器件放在允许温度较低的元器件下游；热敏感器件应远离热气流通道、电源和其他大功耗的元件，以保证其局部环境温度较低；发热量大的器件应布置在风道的末端，以避免对其它器件的散热产生影响，必要时可考虑进行热隔离；
?? 垂直放置的自然散热的印制板，元器件的安装应尽量采用减小气流阻力的安装形式，尽量使整块印制板上的气流均匀流动,提高散热效果；
子系统的热设计要和整个系统的热设计一起考虑。例如，电源整流器的热设计要考虑到电源系统的热设计、传输子架的热设计要考虑到整个机柜的热设计等，反之亦然。

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