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211、985硕士，从业16年+
从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作，涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域。
熟练运用Flotherm、FloEFD、XT、Icepak、Fluent等ANSYS、西门子系列CAE软件，解决问题与验证方案设计，十多年技术培训经验。
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本期给大家带来的是关于电子产品IP等级设计参考标准与应用实例研究内容，希望对大家有帮助。
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有热设计基本流程、项目经验分享...
项目背景
之前做过一个新能源车载模块项目，一种高效率、液体冷却的DC-DC转换器，专为电动汽车使用而设计。该DC-DC转换器在输入电压为200至460Vdc时工作，最大输出功率为2160W。
几个关键参数如下，
尺寸:268.6mm(长)x166mm(宽)x67.4mm(高)；
效率:在Vi=400V，Vo=13.5V，lo=160A，Ta=25°C下92%。在Vi=4000V，Vo=133.5V，lo=30A，Ta=26°C下85%；
输出噪声低；
IP66；
液体冷却；
符合RoHS标准；
结构设计图如下所示，
车载2700W_IP66 DCDC三维结构设计模型
本文主要分享的是关于IP防护等级，以及在该项目中的设计方法。
IP等级简介
1）IP等级，即防尘防水等级。
根据《GB／T4208-2017外壳防护等级（IP代码）》国家标准规定，
IP代码，表明外壳对人接近危险部件、防止固体异物或水进入的防护等级,并且给出与这些防护有关的附加信息的代码系统。
2）IP代码配置
不要求规定特征数字时,由字母“X”代替(如果两个字母都省略则用“XX”表示)。
附加字母和(或)补充字母可省略,不需代替。
当使用一个以上的补充字母时,应按字母顺序排列。
当外壳采用不同安装方式提供不同的防护等级时，制造厂应在相应安装方式的说明书上表明该防护等级。
3）IP代码各要素及含义
4）试验方法
第一位特征数字为5和6的防尘试验
试验应在防尘箱中进行,其基本原理如下图所示。
密闭试验箱内的粉末循环泵可用能使滑石粉悬浮的其他方法代替。滑石粉应用金属方孔筛滤过。金属丝直径50um,筛孔尺寸为75μm。滑石粉用量为每立方米试验箱容积2kg,使用次数不得超过20次。
检验防尘试验装置(防尘箱)
第二位特征数字所表示的防止水进入的试验
其他更多内容，请自行阅读国标，在实际项目中进行参考应用。
防护结构设计参考
为电子产品提供最终保护的垫圈应采用机械保护。最终垫圈周围的环境应为IPx3。需要双层结构。
双层结构的目的是使最终的IP垫圈永远不会面对水射流的压力，同时双层结构还能保护最终的lp垫圈在持续的水载荷下。
并且，水应被引导到不会对电子设备造成任何伤害的地方。
适用于室外条件的所有部件的设计，应使其不引导水进入IP接头和其他关键区域。
设备内部应有设备内部水路(冷凝水等)的通道，不得对电子设备造成损坏，设备内部运行的水流不得直接对电子设备(连接器、电缆等)进行导向。
接插件固定在连接板上，并且连接板有一定的抬高设计，如上右图所示。
另外，关于风扇的安装位置，需保证至少有IPx3的防护等级设计。
所有外部固定螺丝应置于IP防护设计外侧，如下图所示，
IPx3内部的固定螺钉不得位于单元模块的顶部，如下图所示，
在防护区域的角落区域应避免铆钉和螺钉连接，如下图所示，
系统中有不同防护等级的区域设计时，应确保线缆下行穿插到设备中，如下图所示，
在风冷的系统中，避免风扇将气流（含水、灰尘等）直接吹向连接器，有将水直接引导至IP屏蔽层的风险，如下图所示，
连接器的电缆应从其底侧通往连接器，避免来自上方的水、灰尘进入连接器内部。
密封圈设计准则参考
密封圈与防水槽设计示意图
密封圈的直径、压缩量、以及螺丝的规格计算。
呼吸阀设计
1.呼吸阀应位于具有所有安装选项的壳体的侧面或底部；
2.呼吸阀不得位于风扇排气流处。风扇排气的湍流区域过大，可能导致灰尘和污垢堆积在呼吸阀上；
3.呼吸阀的位置应使阀门与外部IP密封接触的空气相接触。
另外关于外壳的机械设计需要注意，
1.外壳的机械设计应防止呼吸阀上存在静水；
2.外壳的机械设计应保护呼吸阀免受冲击。
关于此项目的IP等级、密封圈、呼吸阀、以及配合的结构设计细节，抽空录制成视频分享给大家，敬请关注莱歌数字各平台账号，B站、视频号同步发送。
参考文献
1.《GB／T4208-2017外壳防护等级（IP代码）》（需要此标准的后台私信，或加微信yanshanYH）
