（杭州中恒电气股份有限公司310053）
摘要：4G时代的到来，通信网络更趋向全面化覆盖，伴随着通信主设备与电源产品的技术不断发展，其适应环境温度能力不断扩大，可以达到-45℃~70℃，工作温度较蓄电池的正常工作温度范围（～25℃左右）要宽得多，并且蓄电池的正常工作温度范围包括在设备工作温度范围之内，因此可以考虑产品可以分为设备仓、电池仓区别对待、处理，产品的设备仓、电池仓的隔离结构设计也为灵活的热设计方案提供了便利。
关键词：通信系统；室外电源；热设计
1通信电子设备的热设计简介
通信电子设备中很多封装级别设计的电子模板和原先的PCB电路板热设计实际上是集中在设备的整体电路设计中，整体的结构设计也是息息相关且同步实施。针对于PCB电路板基材实施良好选择实际上也是通信室外电源热设计的重点内容，除了原先的需求的普通强度，绝缘性和介质系数确定之外，耐温特性与导热性能是重点考虑项。
通信设备中不同的部件组成实际上包含了多元化的组成器件，实际的热膨胀系数也都存在差异，温度的显著变化在差异性的资料交界上已经出现了显著的压缩力量和拉伸力量，由此引发热不匹配应力的产生，即人们熟知的热应力。实际上材料热性质不匹配的情况是出现热应力的主要原因，温度变化的情况也是热应力出现的外部因素，通信电子设备不同的元器件实施热设计的目的在于避免器件发生过热现象或者温度变化严重的情况。通信电子设备的热设计步骤可概括为：第一，确定设备的加热、冷却需求；第二，边界条件确定、初始数据计算；第三，模型建立、分析；第四，选择材料、热设计方式；第五，制定程序调试、分析；第六，输出文件、温度分布图验证。
2通信电子设备冷却方式及其选择
分析通信电子设备的实际冷却方式可知，设备的具体冷却方式主要包含两种形式，第一，自然冷却的形式；第二，强制冷却散热的形式。根据实际情况分析，选择冷却方式是否恰当也是热设计考虑的主要因素。冷却方式的良好选择实际上包含了诸多因素，例如，实际发热量、设备的允许热量、工作环境及设备元器件的组装方式及布局等。
3室外电源产品应用特征
室外产品有电源柜与电池柜一体的一体化柜、分开的分体式柜，有风扇与热交换器、空调散热等形式，热电制冷及其它形式在研发过程中，有加热及保温的选择配置，有温度控制功能，满足IP55的防护等级，满足世界大部分地区的使用环境需求、温度范围需求；室外电源产品配置了监控设备，对于高温炎热的国家地区采用温控开关控制风扇的启停。温控开关启动控制在35℃，关断控制在30℃，控制精度不超过±2℃。风扇的安装位置、风道设计保证机柜内外环境的热交换效果；室外电源产品应用于不同温度环境，适合高温国家、地区（如巴基斯坦、重庆等）应用的室外电源产品采用的是室外热电制冷方式、热交换器方式，主动散热、散热能力是其典型功能。
对于一般高温地区（赤道附近、中国长江流域、南方地区），应用的室外电源产品采用的是风扇或热交换器、空调进行主动散热。对于温差较大且突出地区（一年中有最高月平均气温超过28℃的高温环境，也有最低月平均气温低于-10℃低温环境，如中国长春），应用的室外电源产品采用的是热交换器进行主动散热，也有加热器进行加热、保温。对于市场特殊需求，如要求减少占地面积，降低征地费用，保证基站设备用电量及蓄电池备电时间等，中兴室外电源产品用一个对应热设计的室外柜能解决上述问题。
4不同热设计方式的室外电源产品应用指南
第一，了解产品使用地区的气候特征；
第二，选择产品热设计类型――风扇型、热交换器型、空调制冷型，以及是否需要加热；
第三，选择电池柜热设计类型――强制散热、加热保温；
第四，结合温度选择：气温最高月的平均最高气温超过28℃的区域选择散热，气温最低月的平均最低气温低于-10℃的区域选择加热、保温。
5室外机柜
室外机柜需具有良好的防风、防沙、防雨、防晒、防腐蚀及防盗等功能，需要解决建站模式在站点选择、建设速度、投资等各方面适应网络建设的问题，并能最大限度地降低户外电源对环境的要求。目前市场上常用的室外机柜有两种，一种是传统的焊接柜，一种是新型夹芯板材料制作的可拼装室外柜。
传统焊接柜其机柜主题采用焊接、兼容部分拼装结构，使用橡胶密封条，有效保证了柜门、连接部分的密封性能；门锁采用防盗三点锁定结构，为机柜提供可靠的安全保护；进出电缆口设在底座，进出电缆均接头采用防水电缆接头，有效实现防水防尘。其散热方式以风扇散热为主，风扇可安装在机柜门上或者机柜顶部，均具有合理的风道设计，确保散热良好，风扇数量根据机柜内部所安装设备散热量决定。其优点是性价比高，维修方便，缺点是温度过高时降温慢，会有告警产生。
新型夹芯板可拼装室外柜由非金属玻璃钢面板和内部增强金属面板与骨架发泡复合而成，隔热、阻燃性能好，防腐较传统金属夹芯板提高很多，有较好的绝缘及防静电性能。其散热方式以空调散热为主。该系统集成了设备舱、电源舱、电池舱，空调舱，系统采用模块化设计、积木式拼装，整体结构紧凑，可方便地实施增、减仓，大幅提高了机柜空间的使用率，可根据建设环境不同灵活选择所需配置。可采用风冷+定制民用空调的新型智能制冷方式，热负荷低时采用风扇冷却，热负荷高时采用空调制冷，可大幅降低能耗，节约运营成本。如果是一体式室外柜，即电源舱和电池舱放置在同一机柜内，电源舱和电池舱可各自使用一台空调，两舱相互隔离，充分保证了机柜散热的同时避免电池舱温度受电源舱温度的影响。新型夹芯板可拼装室外柜优点是散热良好、散热速度快、安装方便、防腐性能高，缺点是机柜体积较大整体搬运不便，另外价格高，因其机柜采用特殊的材料，并且安装空调所导致。
参考文献：
[1]吴彬，李哲，张剑波.层叠式锂离子电池展向温度分布的分析解及基于分析解的热设计优化[J].中国科学：技术科学，2014，（11）：1154-1172.
[2]高迎慧，付荣耀，刘坤，孙鹞鸿，严萍.基于间歇充电工况的高功率密度电源暂态热设计[J].高电压技术，2014，（04）：1141-1147.
[3]石进峰，吴清文，杨献伟，刘宏伟，黄勇.光轴竖直大口径长焦距平行光管热设计[J].红外与激光工程，2013，（06）：1617-1622.
[4]江帆，吴清文，刘巨，李志来，杨献伟，于善猛.低轨道轻质星载一体化空间光学遥感器的热设计[J].中国光学，2013，（02）：237-243.
[5]何文志，丘东元，肖文勋，张波.高频大功率开关电源结构的热设计[J].电工技术学报，2013，（02）：185-191.