機頂盒的散熱結構及原理探究

王銀彬

【摘要】本文研究的機頂盒散熱結構包括機殼、散熱口和連接桿等內容。在機殼頂部安裝固定住，機殼內側設置第一滑槽，外側設置第二滑槽，第一滑槽與第二滑槽保持良好的連接關系。機殼頂部位置還設有夾持塊，夾持塊與第一和第二滑槽緊密相連，增強了滑動效果。夾持塊臨近機殼中軸線內側位置安裝風扇，以螺栓固定，并與夾持塊連接在一起，借助風扇的帶動作用，滿足散熱要求。另外，在機殼本體內部構建一個腔室結構，該結構能夠實現(xiàn)熱能的有效傳遞，將機頂盒內部產生的熱量快速通過相關孔洞傳輸出去，實現(xiàn)與散熱裝置間的隔離處理，保證機頂盒的安全高效運轉。

【關鍵詞】機頂盒;散熱結構;結構設計

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.032

1. 機頂盒產品的分類和功能

目前市面上常見的機頂盒產品以數(shù)字機頂盒和網(wǎng)絡機頂盒這兩種為主。前者又被劃分為有線數(shù)字電視機頂盒、地面數(shù)字電視機頂盒和衛(wèi)星數(shù)字電視機頂盒這三種。其中以有線數(shù)字電視機頂盒應用頻率最高。該類型機頂盒能夠快速接收有線電視網(wǎng)絡傳播的信號數(shù)據(jù)，并將其進行解碼轉變成清晰的圖像和聲音，從電視中播放出來，滿足人們的日常觀看需求。后者分為OTT和IPTV兩種，這兩種不同形式的機頂盒本質區(qū)別在于運營商的差異，接收到的網(wǎng)絡信號不同，但從功能上來說，兩者不存在任何區(qū)別，都是通過互聯(lián)網(wǎng)信號的接收、轉換形成電視信號完成播放的。同時，這兩種模式機頂盒使用中，加強了互動交流，建立與用戶間的良好關系。

2. 數(shù)字電視機頂盒的工作原理

一是電路構成。有線數(shù)字電視機頂盒的構成模塊多且復雜，如高頻頭、QAM解調、TS流解復用、解擾、視頻編碼和解碼模塊等，在有線數(shù)字電視機頂盒中還安插智能卡，實現(xiàn)了信號的快速接收、傳遞和轉換。接口位置的電路結構是由按鍵接口、輸入和輸出接口、USB結構、智能卡板結構構成的，是信號接收傳輸?shù)闹饕糠帧?/p>

二是模塊功能及作用。不同模塊的功能各不相同，相互間組合搭配，可促進有線數(shù)字電視機頂盒的高效運行。射頻信號發(fā)出后，會分化成兩路信號傳輸，一路經(jīng)由分支器傳送出去，一路則經(jīng)過解調器處理，將其中一個最為合適的8MHz數(shù)字調制頻道轉變成中頻信號，傳輸?shù)浇庹{模塊內加以處理，處理生成的傳送流將經(jīng)過接收條件模塊作進一步的認證和審核，并開展解擾處理，生成透明傳送流數(shù)據(jù)。在傳送流解擾處理中，會利用MPEG-2解復用器對接收到的壓縮數(shù)據(jù)包實施拆分處理，對其中涉及業(yè)務信息及節(jié)目內容展開數(shù)字音頻及圖像的處理工作，利用專業(yè)模塊及設備完成數(shù)據(jù)解碼，轉換成電視播放所需信號資料傳輸，確保電視觀看的圖像與音頻的清晰性、協(xié)調性。而系統(tǒng)模塊中的CPU，則是對圖像音頻信號加以轉化的重要裝置，能夠將接收到的信號數(shù)據(jù)轉換成模擬音頻快速輸出，加快識別速度。閃存模塊主要是用于數(shù)據(jù)存儲及重新編程，剔除不良信息，保證電視畫面質量。

3. 機頂盒結構組成

數(shù)字機頂盒的組成可分為四部分，控制、信號處理、網(wǎng)絡接口及用戶擴展。控制組件作為核心內容，是數(shù)字機頂盒運轉的重要組成部分，是由CPU、ROM、RAM這三部分構成的。CPU是控制組件中進行其他兩部分連接的重要設備，也是指令發(fā)布的關鍵設備，整個系統(tǒng)的正常運轉，多數(shù)情況下都是依靠CPU的作用實現(xiàn)的。如果CPU出現(xiàn)故障問題，會直接破壞機頂盒基本功能。信號處理組件是由芯片堆積和數(shù)字調諧器等設備共同組成的組件，通過接收天線的設置，實現(xiàn)數(shù)字信號的接收和傳輸處理，該組件運行中，能夠將信號的分類處理傳輸?shù)街付▍^(qū)域系統(tǒng)中，保障機頂盒信號接收質量，加強觀看效果。網(wǎng)絡接口組件是實行各類型網(wǎng)絡接入的重要設備，也是實現(xiàn)視頻服務全雙工通信功能的重要組件。用戶擴展組件將用戶與機器連接起來，借助紅外線遙控控制，加強用戶使用便利性，為用戶提供更加優(yōu)質的觀看體驗。數(shù)字機頂盒的出現(xiàn)不單單是數(shù)字技術發(fā)展的體現(xiàn)，也是人們對生活要求提高的具體表現(xiàn)。此外，一個完整的數(shù)字機頂盒由硬件平臺和軟件系統(tǒng)組成。層軟件提供操作系統(tǒng)內核以及各種硬件驅動程序;中間件將應用軟件與依賴于硬件平臺的底層軟件分隔開，使應用不依賴于具體的硬件平臺。

4. 機頂盒產品的安全檢測項目及安全風險

4.1 電擊與能量危險防護

電擊與能量危險防護檢測是對可能因電擊或能量危險產生故障問題的設備元件進行防護的一種方式，目的是維護元件使用安全。具體內容有：導線設計中，導線走向區(qū)域周邊是否存在尖銳物體。尖銳物體的出現(xiàn)會使導線絕緣層破損，降低絕緣性能，出現(xiàn)觸電危險;產品內部帶電部件與金屬外殼連接位置的絕緣處理，如果單純使用清漆或普通材料進行絕緣保護，則很難達到規(guī)定要求，要做好科學檢測，避免危險發(fā)生;內部導線固定處理中，檢查是否選擇合適的固定裝置，是否存在導線松脫或電氣間隙較小等問題。如果有，立即處理，以避免危險事故的發(fā)生。如果產品的電源板部分在固定內部走線時采用線扣方法，就可以避免內部走線與帶電部分接觸，在產品設計時，在電源板和外殼之間添加一層絕緣襯墊，就可以對帶電部件與可觸及外殼實行防電擊保護。

4.2 溫升檢測

溫升檢測是確定產品在正常運行狀態(tài)下是否存在因內部部件溫度過高而發(fā)生危險的可能。高溫環(huán)境下產品運行一方面會對接觸者帶來燙傷風險，一方面也會因為高溫作業(yè)使內部構件無法適應運行環(huán)境，出現(xiàn)著火爆炸等危險。在測試過程中，溫度不能高于限定值，不能起火。產品是絕緣外殼的情況下，如果絕緣外殼材質較差，當產品出現(xiàn)過高溫度時，容易發(fā)生變性或引起火災。

5. 機頂盒散熱結構內容及優(yōu)化措施

本文研究旨在提出一種新型的機頂盒散熱結構，用以解決傳統(tǒng)機頂盒散熱結構工作中存在的靈活性不高、風扇使用壽命短、機頂盒工作不便、腔室散熱性能不佳等問題，確保機頂盒的運行質量，降低事故發(fā)生風險。為解決這些問題，筆者根據(jù)自身經(jīng)驗及現(xiàn)有資料提出以下設計方案：

機頂盒散熱結構包括機殼、散熱口和連接桿三部分。機殼設計中在頂部連接安裝固定桿，內外側設置第一和第二滑槽，且兩者有效連接在一起。同時在機殼頂部位置還裝有夾持塊，其與第一和第二滑槽連接在一起，保證滑動效果。夾持塊靠近機殼中軸線位置的內側完成風扇安裝，以螺栓將其固定并確保與夾持塊連接的穩(wěn)定性，緊密性。在機殼頂部位置安裝的支撐桿，要在外壁上設置透風口，作為散熱裝置熱能排放孔。支撐桿則利用彈簧將其與夾持塊連接起來，在夾持塊內側設置預留孔，使其與支撐桿外壁上的透風口連接，以加快熱能散發(fā)速度。機殼底部會設置防護蓋，作為支撐和保護設置。

在整個設計中，第一和第二滑槽會以垂直分布的形式設置在機殼上，兩者內側寬度保持一致，在安裝時，以注塑的方式將其固定在機盒頂端部位，形成完整整體;夾持塊要求與第一滑槽之間實施滑動連接處理;風扇以螺栓固定連接到夾持塊上時，要確保其可拆卸性，便于后期調整。夾持塊的分布間距保持均衡;透風口的中軸線與支撐桿中軸線重疊;透風口間距均衡;連接桿與夾持塊之間以活動連接方式處理，做好伸縮間距的把控。

與現(xiàn)有的機頂盒散熱結構相比，該技術方案的優(yōu)勢在于：該機頂盒散熱結構因設置的機殼以及凹型和網(wǎng)孔樁側面結構的防護蓋，在內部形成一個完整的腔體結構，實現(xiàn)對熱能的快速傳遞，達到優(yōu)化散熱性能的作用;通過第一和第二滑槽的垂直分布以及夾持塊的科學設置，構建良好的滑動空間，增強風扇運行的靈活性，減少卡頓等問題的出現(xiàn)。再加上風扇固定中采用的可拆卸結構，可確保風扇損壞后快速拆卸更換，降低對夾持塊的影響;透風口的等距設置可以使啟動后的風扇設備將吹出的風沿著透風口快速散出，延長散熱時間，加強散熱效果;連接桿的伸縮設置在增強連接靈活性的同時，也可保證夾持塊運動的快速性，彰顯操作的便捷性。

6. 實施方式

該技術方案中散熱結構包括機殼、固定柱、第一滑槽、夾持塊、第二滑槽、螺栓、風扇、支撐桿、預留孔、彈簧、透風口、散熱口、防護蓋、連接桿這幾部分。其中機殼上安裝的有固定柱、第一和第二滑槽、夾持塊，第一和第二滑槽以及夾持塊三者緊密聯(lián)系起來，借助第一和第二滑槽的作用，保證夾持塊底部靈活滑動。第一和第二滑槽利用注塑方式與機殼融為一體。夾持塊與機殼中軸線對稱，在滑動連接作用下，能夠與滑槽間相互滑動，優(yōu)化風扇及相關散熱組件的安裝質量。風扇安裝在夾持塊靠近機殼中軸線內側位置，以螺栓與夾持塊進行可拆卸性連接，一旦風扇損壞，可以拆卸螺栓快速更換，防止設備及散熱組件高損耗運轉。連接桿在夾持塊近機殼軸線內側位置，以活動連接和伸縮結構的設置為主，連接桿內側交匯位置以螺紋連接，保證夾持塊的移動效果。支撐桿則在機殼頂部位置，外壁設有透風口，及時將風扇吹出的風順利排出，達到散熱效果。預留孔則設置在夾持塊內側，貫穿在整個結構內部。

工作原理：該散熱結構主要是通過風扇的安置和夾持作業(yè)，滿足散熱要求的。風扇夾持運動受到連接桿伸縮及螺紋連接作用的影響，帶動夾持塊有效移動，實現(xiàn)風扇的夾持作業(yè)。夾持塊的運動則會借助滑槽中的滑動作業(yè)，保證不同規(guī)格風扇開展夾持工作，利用連接組件的連接作用，對機頂盒底部塊體實施對接操作。開啟風扇后，在透風口及支撐桿作用下，風扇吹出的風會快速通過透風口散發(fā)出來，延長機頂盒散熱時間，提高散熱質量。而本體結構的凹陷造型及網(wǎng)孔狀防護蓋所形成的腔室，可以對熱量進行有效的隔離和傳遞處理，保證散熱效果，優(yōu)化散熱效率。

希望上文可以幫助專業(yè)人員對機頂盒散熱結構有所了解，進而根據(jù)實際情況對上述技術方案予以優(yōu)化和完善，掌握優(yōu)化機頂盒結構的主要策略，明確促進機頂盒散熱的具體實施方式，以此推動機頂盒的安全運行，避免危險事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]陳健海，俞立勛.淺析有線數(shù)字電視機頂盒的穩(wěn)定性[J].中國有線電視，2019，404（03）

[2]陳健.一種具有散熱結構的網(wǎng)絡電視機頂盒，CN210725143U [P].2020