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1、航天返回與遙感第35卷第5期46SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2014年10月高熱流CCD器件散熱與精密控溫技術童葉龍李國強余雷耿利寅（北京空間飛行器總體設計部空間熱控技術北京市重點實驗室，北京100094）摘要為保證空間相機CCD器件處于較小的溫度波動范圍，根據(jù)焦面組件的結構特點，通過仿真分析的方法，對空間相機大功率CCD器件的散熱方法和精密溫度控制策略作了初步研究。首先介紹了大功率CCD器件的熱設計要求，分析了大功率CCD器件熱控設計特點，提出了采用微型熱管的技術途徑解決小空間、高熱流密度器
2、件的熱量收集與排散方案，采用了基于積分分離式PI控制的電加熱主動控溫策略。熱分析結果表明，熱控方案可以滿足CCD器件的散熱需求以及±0.2℃的高精度、高穩(wěn)定度溫度控制要求。關鍵詞電荷耦合器件熱量排散精密溫度控制空間相機中圖分類號:V423.4文獻標志碼:A文章編號:1009-8518(2014)05-0046-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.05.007HeatDissipationandPreciseTemperatureControlforHigh-powerCCDAssemblyTO
3、NGYelongLIGuoqiangYULeiGENGLiyin（BeijingKeyLaboratoryofSpaceThermalControlTechnology,BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100094,China）AbstractInordertokeepthetemperatureofCCDassembly,aheatdissipatingschemeandprecisetem-peraturecontrolstrategyforhigh-
4、powerCCDassemblyarestudiedbysimulationaccordingtothestructurecharacteristicsofthefocalplaneapparatus.Therequirementsofthethermaldesignofhigh-powerCCDassem-blyareintroducedandthefeatureofthermaldesignofhigh-powerCCDassemblyisanalyzed.Thetechnologybasedonmicroheatpipei
5、sintroducedtosolvethethermaldissipationproblems.Thetemperaturecontrolstrategyisproposedbasedontheintegral-separatedPIactivethermalcontrol.ThethermalperformanceissimulatedbymeansofThermalDesktop.Theresultsshowthatusingofactivethermalcontrolheatingandregulationsystemsc
6、anmeetthestrongrequirementsintermsofthermalstabilityandtemperaturelevels.Keywordscharge-coupleddevice;heatrejection;precisetemperaturecontrol;spacecamera0引言空間相機的成像品質除了與相機光—機部分的性能有關外，CCD器件的溫度控制也是一個關鍵指標，直接影響信噪比的數(shù)值。理論上，CCD器件的溫度每升高6~9℃，其成像時暗電流將增大一倍。所以，控制好焦平面CCD器件的溫度，成為獲得
7、高品質成像的一個重要因素。隨著空間分辨率和輻射分辨率要求的提高，TDICCD器件代替了傳統(tǒng)的單線陣CCD器件，成為空間相機常用技術手段。通常單線陣CCD器件的熱耗在0.2W左右，而TDICCD的熱耗則大得多，一般為2~10W。收稿日期：2014-04-25第5期童葉龍等:高熱流CCD器件散熱與精密控溫技術47由于CCD器件本體尺寸小，其熱流密度遠遠大于一般電子設備。以某高分辨率相機為例，焦平面TDICCD2[1]器件的體積為60mm×30mm×2mm，質量僅15g，熱容僅12J／℃，熱流密度近2000W/m。大功率CCD器件具有
8、體積小、質量小、熱容小、功耗大等基本特點，在一個軌道周期內相機工作時間較短，而非工作時間較長。工作時，CCD器件功率密度較大，不工作時則完全不發(fā)熱，因此，CCD[2]器件溫度容易受到自身工作熱耗、外熱流及相機焦面其它發(fā)熱部件等的影響而出現(xiàn)大幅波動。CCD器件背后
