机载大屏幕显示器散热方式研究

Abstract：This paper focuses on the structure form and power consumption of three typical airborne large-screen display， and the comparison and analysis of measured temperature under four working states. It expounds the influence of different structure form and power consumption， and heat dissipation method on the heat dissipation effect of airborne large-screen display. It explains how to choose reasonable heat dissipation form for airborne large-screen display with different structure form and power consumption， as well as what impact the selected heat dissipation form will bring to the heat dissipation effect of the product. It provides theoretical basis for the selection of heat dissipation method of airborne large screen display through specific data.

Keywords： airborne large-screen display; structure form; power consumption; temperature; heat dissipation method; heat dissipation effect

目前机载大屏幕显示器种类和数量日趋增多，该类显示器功能性能要求高，功能模块集成度高，功耗较大。而受其外形尺寸、重量等关键因素的限制，显示器必须轻量化、小型化设计。如何在相对狭小的空间内、在最小的设计重量下，实现对高功耗的大屏幕显示器的合理散热，对于机载大屏幕显示器的可靠性来说是一个极其关键的问题。

下文通过对三型典型机载大屏幕显示器的结构形式与功耗、4 种工作状态下的实测温度的对比分析，阐述不同的结构形式与功耗、散热方式 屏幕显示器散热效果的影响。说明不同结构形式与功耗的机载大屏幕显示器如何正确的选用合理的散热形式，以及选用的散热形式会对产品的散热效果带来什么影响。通过具体的数据为机载大屏幕显示器散热方式的选择提供理论依据。

1 目前机载大屏幕显示器结构形式与功耗

目前常见的机载大屏幕显示器根据结构形式、功耗大小、散热方式区分主要有 3 种典型形式，本文中将 3型结构形式的典型显示器型号归纳为类型A、类型B、类型C，其中类型A 与类型B 采取强迫风冷的散热形式，类型C 采取自然散热的散热形式。

类型A 的分解图如图1 所示，电路模块安装在中框架的前后两侧，风道位于中部中框架中，通过轴流的抽风风扇进行散热。类型A 的整机功耗为126W。

类型 B 的结构形式与类型 A 基本相同，通过轴流的抽风风扇进行散热，整机功耗为 168W。

类型C 的分解图如图2 所示，所有电路模块均布在后盖板上，该结构形式所有电路模块的热量均可通过后盖板与外界空气直接接触进行自然散热，提高了散热的效率。类型C 的整机功耗为104.5W。

将3 种结构形式的典型显示器的功耗、散热方式以及结构特点进行对比，如表1 所示。

表1 三类显示器组成和功耗表

2 机载大屏幕显示器散热效果对比分析

2.1 实测温度结果

在环境温度 25℃时，将 3 型机载大屏幕显示器的 4 种状态（类型 A 开风扇、类型 A 关风扇、类型 B、和类型 C）持续工作 2 小时后，进行实际温度测量。显示器外壳的温度通过热成像仪直接测量，内部核心芯片和PCB 的温度通过温度传感器读取。

2.1.1 类型A（开风扇）实测温度结果

类型A（开风扇）实测温度结果见表2、图3 ～图4。

2.1.2 类型A（关风扇）实测温度结果

类型A（关风扇）实测温度结果见表3、图5 ～图6。

表3 类型A（关风扇）实测结果

2.1.3 类型 B 实测温度结果

类型B 实测温度结果见表4、图7 ～图9。

2.1.4 类型C 实测温度结果

类型C 实测温度结果见表5、图10 ～图11。

2.2 实测温度对比

将已测得的 3 型显示器的 4 种工作状态的温度结果进行对比，主要从显示器外壳温度、内部核心芯片（核心芯片1、核心芯片2）和PCB 的温度两方面进行对比。

2.2.1 显示器外壳温度对比

3 型显示器的4 种工作状态的外壳温度对比数据见表6。

由表 9 的数据对比可知，类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 的外壳温度较为接近，温升约为 2 0 ‰ 类型 C 相比类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 的外壳温度高 ，类型 A（ 关风扇 ） 的外壳温度相比类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 高10℃左右。

2.2.2 核心芯片的温度对比

3 型显示器的4 种工作状态的核心芯片温度对比数据见表7。

由表 10 的数据对比可知，类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 和类型 C 的核心芯片温度较为接近，温升约为 35℃。类型A（ 关风扇） 相比类型A（ 开风扇）、类型B 和类型C 的核心芯片温度高约 1 5 % 。

2.3 实测温度对比分析

通过对已测得的 3 型显示器的 4 种工作状态的外壳温度和核心芯片 1、核心芯片 2 等核心芯片的温度两方面进行对比可知，类型A（ 开风扇）、 本相同，散热效果最好。类型C 的内部功能模块的散热效果与类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 基本相同，但外壳温度比类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 略高。3 型显示器正常使用状态的散热设计均满足热设计要求。类型A（ 关风扇） 的整体温度比较高，散热效果最差。

以上3 型显示器的4 种工作状态散热效果的差异主要原因为以下两点：

1）类型 A（ 开风扇 ）、类型 B 采用强迫风冷的散热方式进行散热，类型 A （ 关风扇 ） 和类型 C 采用自然散热的形式，强迫风冷的散热效果优于自然散热。

2）类型 C 的总功耗相对较低，且所有内部功能模块均安装固定在后盖板上，通过后盖板与外部环境直接接触散热，且后盖板上设计有大量的散热肋片，增加了外壳的散热面积，所以散热效果与类型 A（ 开风扇 ）、类型B 相差不大。类型A（ 关风扇） 中有部分功能模块密闭在显示器内部，自然散热效果不理想，所以温度较高。

3. 结论

以上通过 3 型典型机载大屏幕显示器的结构形式与功耗、4 种工作状态下的实测温度的对比分析，说明了不同的结构形式与功耗、散热方式对于机载大屏幕显示器散热效果的影响。通过以上对比分析，在机载大屏幕显示器散热方式的选择上，可以得出以下结论：

1）大屏幕显示器功耗在 120W 左右时，显示器可以采用自然散热的散热形式。但选用自然散热的散热形式时，显示器内部功能模块需全部安装固定于显示器外壳零件上，通过外壳与外部环境直接接触散热，并尽可能增加外壳的散热面积。相比强迫风冷散热，显示器外壳温度会略高。

2）受功能模块面积以及布局限制影响，内部功能模块无法全部安装固定在显示器外壳零件上与外部环境直接接触散热，部分功能模块密闭在显示器内部时，应采取强迫风冷的散热形式。

3）大屏幕显示器功耗超过150W 时，应采用强迫风冷的散热形式。

参考文献：

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