Расчеты тепловых режимов блоков РЭА и ЭВА на микросхемах и дискретных элементах: Методические указания по дипломному проектированию, страница 4

расчет целесообразно проводить методом последовательных приближений (аналогично расчетам первого этапа) до совпадения значений ∆t₃, вычисленного по формуле (11) и принятого для расчета тепловой проводимости зазора.

В первом приближении температура поверхности нагретой зоны t’_нз = t_k + 2,5∆t(t_kи ∆tопределяются на первом этапе расчета).

В табл. 3 схематично изображены характерные конструкции электронных блоков и их тепловые модели. В ней же определяется порядок расчета температуры нагретой зоны.

Таблица 3

Вид блока и его тепловая схема		Номера расчетных формул	Примечание
Герметичный		11-12	Давление внутри блока учитывается с помощью коэффициента Кн2 (рис. 10) ∆t3 = Кн2 * ∆tзо
		11-14	В формуле (13) Кв = Кδ = 0, так как конвективная теплопередача отсутствует. Аналогично предыдущему ∆t3 = Кн2 * ∆tзо
Перфорированный		11, 12, 13а	Отсутствует теплообмен излучением. Изменение давления учитывается с помощь. коэффициента Кн1 (рис. 11) ∆t = Кн1 * ∆tо
		11, 12, 13а
Негерметичный без перфорации		Порядок расчета зависит от положения плат в нагретой зоне. Аналогичен герметичному блоку	Изменение давления в блоке и окружающей среде учитывается с помощью коэффициентов Кн1 и Кн2 (рис. 10 и 11) ∆t3 = Кн1 * ∆tо + Кн2 *∆tзо

На третьем этапе расчета определяется перепад температур между  поверхностью нагретой зоны и ИС или ЭРЭ.

Чтобы определить перепад температуры для ИС, нужно вычислить эквивалентный радиус R ИС:

R =   S_nc / π;                                                        (19)

                             К_н2

Н₂*10^-5Па

Рис. 10

                               К_н1

Н₁*10^-5Па

Рис. 11

приведенный коэффициент теплоотдачи m:

m =   17 / S / λ_п;                                                    (20)

перегрев ∆ t_ис поверхности ИС:

∆ t_ис = t₃ +К [Q_э / (К_α(S_э – S_ис) + 1 / (δ₃ / λ₃πR² + 1 / В + πМRλ_п * δ*

N_ис

* mК₁(mR) / К_о(mR)))] + ∑ (Р_эi / К_αi(S_эi - S_исi){1 + [δ_3i /  λ₃πR²_i + 1 / К_αi(S_эi -

i=1

– S_исi)]( В_i + πМR_iλ_п * δmК₁(mR_i) / К_о(mR_i))}) * К_о(mr_i) / К_о(mR_i),         (21)

где К – эмпирический коэффициент. К = 1,14 для микросхем, центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии меньше 3R, и К = 1 для микросхем, центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии больше 3R;

К_α – коэффициент, учитывающий теплоотдачу от корпусов ИС. Определяют на рис. 12;

К_о и К₁ – модифицированные функции Бесселя. Определяются по табл. 7;

N_ис – число i-х ИС, расположенных вокруг рассчитываемой ИС, для которых mr_i ≤ 10.

             К_α

      S_э*10^{-5, м2}

Рис. 12

Значения коэффициента теплопроводности материала λ₃, заполняющего зазор, и коэффициента теплопроводности платы λ_п определяются по табл. 6.

При одностороннем расположении ИС в ячейке или ТЭЗе В = 8,5πR², м = 2; при двустороннем расположении ИС в ячейке В = 0⁰, м = 1. Температура ИС

t_ис =t_о + ∆ t_ис,                                              (22)

Перегрев воздуха для данной ИС

∆ t_в = ∆ t_ис  - Р_э / (К_α(S_э – S_ис) + 1 / (δ₃ / λ₃πR² + 1 / {В + πМRλ_п * δ mК₁(mR) /  /К_о(mR)})                                                                                              (23)

Температура воздуха для микросхемы t_в = t_с + ∆ t_в.

В случае определения перепада температуры для дискретного ЭРЭ вычисляют:

плотность теплового потока с единицы поверхности ЭРЭ

q_э = Р_э / S_э;                                                 (24)

лучистый коэффициент теплообмена для элемента

α_л = 0,2 [0,5 (∆ t_э¹ - ∆ t_н3) +  ∆ t_в + 273 / 100]³,                       (25)

где ∆ t_э¹– перепад температур между поверхностью  ЭРЭ и средой в зазоре в первом приближении, ⁰С; определяется по рис. 13;

∆ t_в– перегрев воздуха в зазоре.

∆t¹_э⁰С

      q_э, Вт/м²

Рис. 13

Конвективный коэффициент теплоотдачи от ЭРЭ

α_к = 1,3   ⁴         ∆ t_э¹ / М_э,                                        (26)