Тепловые и механические характеристики электронных средств

ТЕПЛОВЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

План

1 Тепловой режим блоков МЭА

2 Расчет тепловых режимов МЭА

3 Механические воздействия на МЭА

4 Защита блоков МЭА от механических воздействий

1 Тепловой режим блоков МЭА

Под тепловым режимом радиоэлектронного блока понимают пространствено- временное распределение температуры в нём. Тепловой режим зависит от количества рассеиваемой мощности в блоке и считается нормальным,если температуры всех элементов конструкций блока в заданных условиях эксплуатации не превышает предельно-допустимых по ТУ.

Известно, что, как правило, большая часть всей потребляемой радиоаппаратом мощности рассеивается в виде тепла в нём, что может создать опасные перегревы термочувствительных элементов (бескорпусных транзисторов, диодных матриц, ферритовых сердечников и т.п).

Передача тепловой энергии, рассеиваемой в блоке, осушествляется известными тремя способами: конвекцией, излучением и теплопроводностью. Причем для аппаратуры, работающей в условиях космоса, основными видами передачи тепла являются теплопроводность и излучения. Теплопередача осуществляется от ИС к их основаниям (рамкам, печатным платам ), от них тепло передается корпусу и далее в окружающее пространство.

Передача тепла с помощью конвекции подчиняется законам Ньютона:

Р1 = aк*S*J

где Р1- количество тепла, переносимого газом или жидкостью в единицу времени от одной поверхности блока к другой или в окружающую среду, Вт;

aк- коэффициент конвекции, Вт/м2 0С;

S- площадь поверхности теплоотдачи, м2;

J- величина перегрева поверхностей относительно друг друга или относительно окружающей среды, 0С.

Конвекция бывает естественной и принудительной. В условиях естественной конвекции происходит передача тепла от корпуса блока в окружающую среду. Для этого случая величина aк может достигать порядка 4 Вт/м2 0С. Однако в ряде случаев такой вид передачи не удовлетворяет требованиям нормального теплового режима блока, и тогда применяют принудительное воздушное охлаждение за счет обдува корпуса специальными воздуходувками. Это резко изменяет режим теплоотдачи и увеличивает коэффициент конвекции в несколько десятков раз. Следует иметь в виду, что применение воздуходувок является целесообразным лишь при наличии нормальной или близкой к ней плотности воздуха. В условиях же разряженного пространства их применение бесполезно. В связи с этим рекомендуется применение систем жидкостного охлаждения, эффективность которого по сравнению с воздушным возрастает в 2-4 раза. В зависимости от способа переноса тепла жидкостью различают собственно жидкостные системы охлаждения и системы, использующие принцип переноса тепла за счет испарения и конденсации жидкости. Один из вариантов первого способа представляет собой металлические напаянные трубки, расположенные в основании блока или между ячейками, в которые протекает охлаждающая жидкость (этиловый или метиловый спирт, вода). Система охлаждения, построенная на принципе испарения жидкости фреона, представляет собой «тепловую трубу», один торец которой контактирует с «горячим» блоком, а другой выводится за блок и охлаждается. У горячего торца жидкость испаряется и под давлением и компрессора поступает к холодному торцу, где конденсируется. Далее по капиллярам «тепловой трубы» она вновь возвращается к горячему торцу, т.е. система имеет замкнутый цикл.

Применение систем принудительного охлаждения может увеличить коэффициент конвекции на несколько порядков, однако это вызывает значительное увеличение веса и объёма МЭА, поэтому в каждом конкретном случае необходимо выявить возможности их применения.

В принципе увеличение теплоотдачи конвекцией может быть достигнуто путём увеличения поверхности блока МЭА либо увеличением температурного перегрева. Однако первое противоречит идее микроминитюаризации, а второе ограниченно температурой окружающей среды.

В целом возможности повышения теплоотвода конвекцией в МЭА существенно ограничены.

Количество тепла отводимого от блока с помощью излучения (лучеиспускания ), может быть рассчитано по формуле:

P2 = aк*S*J

где P2- количество тепла переносимого электромагнитными волнами в единицу времени, от одной поверхности к другой или в окружающую среду, Вт;

S- поверхность теплоотдачи, м2;

J- температурный перегрев 0С;

aк- коэффициент лучеиспускания, Вт/м2 0С;

Коэффициент лучеиспускания определяется как:

αк = Εпр*φ*ƒ(t1, t2),

где Eпр- приведенная степень черноты поверхности (принимаемая в МЭА равной 0,8);

φ- коэффициент облучённости (принимаемый равным 1);

ƒ(t1, t2)- значение функции, определяемое по таблице в зависимости от температур изотермических поверхностей тел или среды;

Передача тепла с помощью теплопроводности ( кондукции ) подчинена обобщённому закону Фурье:

P3 = λЅ1J/ℓ,

где P3 – количество тепла, передаваемого кондукцией в единицу времени от одной изотермической поверхности сопрягаемых тел к другой, Вт;

λ – коэффициент теплопроводности тела, определяемый по таблицам физических констант материала, Вт/м 0С;

ℓ* S* V– длина пути теплового потока, м;

S1- площадь поперечного сечения теплового потока, м2.

Особенности тепловых режимов блоков МЭА заключаются в следующем:

в блоках МЭА до

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать