Расчеты тепловых режимов блоков РЭА и ЭВА на микросхемах и дискретных элементах: Методические указания по дипломному проектированию, страница 5

где М_э – определяющий размер ЭРЭ. Для горизонтально ориентированных цилиндров М_э  равен максимальному диаметру элемента; для ЭРЭ, имеющих форму параллелепипеда и вертикально ориентированных цилиндров, М_э равен размеру ЭРЭ в направлении движения воздуха.

Перепад температур между поверхностями ЭРЭ и нагретой зоны

∆ t_э  =    ∆ t_в  +  Р_э /  (α_л + α_к) S_эпри ∆ t_э¹  > ∆ t₃

                 ∆ t_в   + (Р_э + α_л (∆ t₃  - ∆ t_э¹) S_э) / α_к S_э) при ∆ t_э¹  < ∆ t₃.           (27)

Температура поверхности ЭРЭ t_э = t_о + ∆ t_э.

Перегрев воздуха для данного элемента

∆ t_вэ = 0,67∆ t_э.                                            (28)

Температура воздуха для ЭРЭ t_в = t_о + ∆ t_вэ.

Если t_ис или t_э  превышает допустимую температуру для данного типа ИС или ЭРЭ, то естественное охлаждение не обеспечивает нормальный тепловой режим блока и необходимо увеличить зазор между платами или использовать принудительное охлаждение блока.

СТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА ПРИ ПРИНУДИТЕЛЬНОМ ВОЗДУШНОМ ОХЛАЖДЕНИИ

На расстоянии х площадь сечения свободного канала

n_x

f_к = ℓ_п * Δ -∑ ℓ_эni ℓ_эвi.                                   (29)

i=1

Эквивалентный диаметр канала

n_x

d_э = ‹f / ℓ_п  + Δ -∑  ℓ_эвi.                                        (30)

i=1

ℓ_п и ℓ_эniв формулах (29), (30) – размеры платы и ИС, перпендикулярные направлению движения воздуха, м; ℓ_эвi – высота ИС, м.

При притяжной вентиляции перегрев воздуха в сечении канала с рассчитываемым элементом

∆ t_вэ = (N_ис + i) (∑P_эj + ηP_в) / 1000 G,                                      (31)

j

при вытяжной вентиляции

∆ t_вэ = (N_ис + 1) ∑ P_эj  / 1000 G,                                      (31а)

j

При симулировании учитывают мощность P_эj элементов, расположенных перед рассчитываемым элементом по направлению воздушного потока в том же канале.

Температура воздуха в сечении канала с рассчитываемым элементом

t_вэ = t_о + ∆ t_вэ.                                               (32)

Под каналом здесь понимается часть блока, ограниченная поверхностями соседних ячеек или ТЭЗов и свободная для циркуляции воздуха.

Критерии Рейнольдса

Rе = G* d_э / μ * f (N + 1),                              (33)

где μ – коэффициент динамической вязкости воздуха при температуре t_вэ, кг. м^-1. с^-1, определяется по табл. 5;

     ρ – плотность воздуха при температуре t_вэ, кг. м^-3.

Для каналов с элементами в прямоугольных корпусах со штыревыми выводами при Rе ≤ 944 коэффициент теплообмена в канале с рассчитываемым элементом

α₁ = 0,29 λ_вRe^0,5 * d_э^-1;                                            (34) при 944 < Re ≤ 10⁴                  α₁ = 0,37 λ_в * Re^0,8 d_э^-1;                                            (35)

Для каналов с ИС и ЭРЭ в цилиндрических корпусах при Re ≤  944                    α₁ = 0,39. λ_в * Re^0,5 * d_э^-1;                                          (36)

при 944  ≤ Re ≤ 10⁴         α₁ = 0,051 * λ_в * Re^0,8 * d_э^-1;                                        (37)

Для каналов с элементами в плоских корпусах с планарными выводами при Re ≤  2000                  α₁ = 0,25. λ_в * Re^0,5 * d_э^-1;                                          (38)

при 2000  ≤  Re ≤ 10⁴       α₁ = 0,026 * λ_в * Re^0,8 * d_э^-1;                                       (39)

Для гладких каналов из печатных плат без навесных элементов при 10 < Re< 10⁴         α₁ = 1,4 * λ_в * d_э^-1 (Re* d_э / ℓ₁)^0,4;                                  (40)

при 10⁴ ≤ Re<5.10⁶         α₁ = 0,021 * λ_в * Re^0,8 * d_э^-1;                                        (41)

где λ_в – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре t_вэ, определяется по табл. 5.

Затем, повторяя расчеты первого этапа [формулы (29) – (41)], определяют коэффициент теплоотдачи α₂ в соседнем канале, одной из стенок которого служит обратная сторона печатной платы с рассчитываемым элементом.

На втором этапе расчета определяется температура ИС и ЭРЭ в ячейке или ТЭЗе.

При расчете температуры ИС определяются:

1)  эквивалентный радиус R ИС – по формуле (19);