Основы конструирования РЭС. CALS-технологии. Параметры и характеристики надежности, страница 10

l_{з возд} = 2,68 10^-2 Вт/ (м К)

3. Определяем перепад температур в зазоре между микромодульным массивом и корпусом:

Dt_з = P_пл R_з, где Р_пл - мощность ячейки, Вт.

2 этап для тепловых схем ТС 4, ТС 5 и ТС 6.

Расчет проводится на основании законов Ньютона и Стефана-Больцмана.

1. Задаемся перепадом Dt_з = 10 °С.

2. Определяем площади верней, боковой и нижней поверхностей микромодульного массива:

S_{В МММ} = S_{Н МММ} = l₁ · l₂,

S_{Б МММ} = (l₁ + l₂) · l₃, где l₁ l₂ l₃ - длина, ширина и высота микромодульного массива, м.

3. Расчет площадей поверхностей параллелепипеда, находящегося между микромодульным массивом и внутренней поверхностью корпуса, и отстоящего на расстоянии, соответствующего золотому сечению 0.67 от массива:

,

,

.

4. Расчет конвективных составляющих теплообмена в зазоре:

где d_В, d_Б, d_Н - соответственно зазоры между верхней, боковой и нижней поверхностями микромодульного массива и корпусом;

l_Н - коэффициент теплопроводности между нижней поверхностью микромодульного массива и днищем корпуса.

5. Определение коэффициента лучеиспускания поверхности микромодульного массива:

, где t_ммм = t_к + Dt_з - температура на поверхности микромодульного массива;

e_пр - приведенный коэффициент черноты (для микромодульного массива e_пр » 0.9).

Определение теплопроводности зазора:

s_з = (a_кн + a_л) · S'_н + (a_кб + a_л) · S'_б + (a_кв + a_л) · S'_в.

Определение перепада температур в зазоре во втором приближении:

, где K_W = 1 - коэффициент перемешивания воздуха.

Определим ошибку расчета:

.

Если   d £ 0.05, то переходим к третьему этапу.

Если   d > 0.05, то переходим к пункту 4 второго этапа, считая Dt_з = Dt_з^*.

По окончании второго этапа определяем температуру нагретой зоны (микромодульного массива) с учетом поправки на давление (для закрытых и перфорированных блоков):

Dt'_з = Dt_з · К_Н2, где К_Н2 - коэффициент, зависящий от давления внутри блока:

t_ммм = t_к + Dt'_з.

Расчет передачи тепла с учетом топологии. Методика расчета 3 этапа теплового режима блоков ЭА

Если есть сильнонагретый элемент (например, мощный транзистор), то считаем его, если нет – то центральный.

Теплоотводящие элементы: ИМС, транзисторы, резисторы, диоды.

Необходимо учитывать положение элемента относительно края платы, а также расположение элементов с одной или с двух сторон платы.

1. Расчет эквивалентных радиусов ЭРЭ:

, где S_{осн i} - площадь основания i-того ЭРЭ, м².

2. Расчет приведенного коэффициента теплоотдачи:

, где d_пл - толщина платы, м;

l_пл - коэффициент теплопроводности платы, .

3. Вычисление переменных, зависящих от расстояния между рассчитываемым элементом и остальными:

c_i = m r_i, где r_i - расстояние между рассчитываемым элементом и i-тым элементом.

Если c_i £ 10, то i-тый элемент оказывает тепловое влияние на рассчитываемый элемент, иначе тепловое влияние не учитывается.

4. Вычисление перепада температур между ЭРЭ и нагретой зоной:

где Р_эл - мощность рассчитываемого элемента, Вт;

Р_{эл i} - мощность i-того элемента, Вт;

, - коэффициенты конвективного теплообмена;

S_эл, S_{эл i} - площади поверхности элементов, м²;

S_осн, S_{осн i} – площадь проекции элемента на плату, м²;

d_з, d_зi - толщина зазора между элементом и платой, м;

l_з, l_зi - коэффициент теплопроводности материала зазора между элементом и платой, ;

l_з ≈ 0,13 … 0,16

К - коэффициент, учитывающий расположение элемента относительно края платы:

К = 1,14, если рассчитываемый элемент расположен от края платы на расстоянии больше, чем 3R,

К = 1, если рассчитываемый элемент расположен от края платы на расстоянии меньше, чем 3R;

В и М - коэффициенты:

М = 1, В = 0 - для двустороннего расположения элементов,

М = 2, В = 2,5 p R² - для одностороннего расположения элементов;

n - число элементов, оказывающих тепловое влияние на рассчитываемый элемент;

К₀(c), К₁(c) - функции Бесселя:

 

Первая часть формулы учитывает перегрев, возникающий о собственной мощности, вторая – учитывает влияние соседних тепловыделяющих ЭРЭ.

5. Вычисление температуры элемента:

t_эл = t_с + Dt_кс + Dt_з + Dt_эл.

Расчет принудительного охлаждения блока