Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 57
Текст из файла (страница 57)
б 46 Унифнцврованный корпус пульта управления 296 'Г'л а в а 6 ТЕПДОФИЗИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ .ВЫСШИХ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕИ РЭА ' 'ф~,;".!:$1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОАППАРАТУРЫ Охлаждение РЭА. Подавляющее большинство маломощных радио! 'ф,": гехнических устройств лишь небольшую долю потребляемой от источ- ',:!4' ников питания энергии выдают в виде полезной энергии сигналов, ос,,:-";,' тальная часть преобразуется в тепловую энергию н передастся в окру- ,,'.1: —;,:::.,жающую среду. Общий температурный фон устройстиа будет ';;; .;,:;' определяться удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплово~ о потока, проходящего сквозь кожух (корпус) устройства Широкое использование микросхел> и микросборок позволило зна- ~~',=,.;:.", '.
вительно увеличить плотность иомпоновкп и сократить объем РЭА. Это вя".,'„-:,.;, привело к повышению удельной мощности рассеяния и к повышению температуры внутри РЭА по сравнению с аппаратурой, построенной на ~~~,:.': дискретных радиоэлсмеитах, Чтобы снизить температуру внутри бло- З>г';„:,"; ка, конструктор вынужден принимать дополнительные меры к охлаждению РЭА. Под охлаждением радиоэлектронной аппаратуры понимают процесс ,:~,:.'-, :отвода н переноса тепла от элементов РЭА к среде, температура кото„>,".:';:.: рой остается неизменной или поддерживается в необходимых пределах е пельш термостабялизации РЭА.
Тепловой режим РЭА есть пространственно-временное распределе- ~.:",".". ние температуры в РЭА, соответствующее определенному пространст- , -~!::: венио-временному распределена>о тепловыделения в РЭА. Под задан- ным тепловым ре>кимо>л в РЭА понимают такой тепловой режим, при ~;.'.-котором температура каждого нз элементов РЭА равна заданной или .".,':.!'.' не выходит за пределы, указанные для этого элемента. Все системы охлаждения, используемые в РЭА, по виду теплоно- „".,; "сителя делятся на воздушные, жядкостные и нгпарительные. Наиболь ,;:::. шей интенсивностью передачи тепла обладают игпарительные системы :",,„)4;:,!'. охлаждения, в иоторых охлаждение РЭЛ происходит за счет изменения ,; ! агрегатного состояния теплоносителя а)!,.;:::.,„ ' По характеру движения теплоносителя системы охлаждения де- Е',;=,'~:";,'.; †>:,антса на системы принудительного н естественного движения охла>к":-'':.;::~':,',"дающей среды.
Основная доля переноса тепла в этих системах проис- ходит за счет конвекции, В реальных условиях в конструкциях РЭЛ ъ';",'( всегда наблюдается перенос тепла за счет лученспускания (раднацион>~."':.:;!; нее охлаждение) и теплопроводности (кондуктивное охлажденке) При:;;,-;1" менение прин>днтельного воздушного, >кндиостного н испарителького :~!,',",'.,-,'- охлаждения приводит к усложнению конструкщш, увеличивает объем н стоимость РЭА Точный анализ температурного состояния РЭА связан с большими ~':,";;;*„трудностями, которые объясняются сложностью конструкции и ирояс'.',,"-: ходящих в ней процессов, поэтому при изучении теплового режима „:" РЭА применяют приближенное физико-математвческое исследование и расчет теплоотвода в РЭА носит оценен>ый характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.
Комплекс мероприятий, направленный на снижение температуры, часто связан с дополнительными материальными затратами, поэтому и процессе разработки РЭА необходимо уделять внимание экопочкче- еки обоснованному решению конструкции при приемлемом перепаде температур. По соображениям экономичности прежде всего необходимо стремиться к естественному охлаждению, принимая конструктивные меры к интенсификации передачи тепла в окружающее пространство или на другие части конструкции.
В конструкциях РЭА при нормальных климатических условиях и естественном охлаждении около 70 э/э тепла отводится за счет коивекцин, приблизительно 20 г/ч — за счет излучения и 10 Тз — за счет тепло. проводности. По тепловому режиму блоки и узлы РЭА можно разделить иа теплоиагружеиные н нетеплонагружеиные. Оценив тепловой нагрузки производится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности.
Для определенности тепловую нагрузку до 0,05 Вт/см' условимся с штать малой, а свыше 0,05 Вт/см' — большой. Перед началом проработки конструкции РЭА, при анализе принципиальной схемы необходимо установить тепловыделение всех элементов, а затем обеспечгпь такую структуру конструкции, при которой теплочувствительиые элементы была бы изолированы от теплоиагружеиных, Если возможно, то теплонагружеииые и теплочувствительныв элементы должны размещаться я отдельных блоках (отсеках). Как показывает практика, в блоках с малой тепловой нагрузкой прн естественной конвекции температура среды внутренних объемов ие превышает окружающую температуру более чем иа Ы=ЗО С. Теплоиагруженные блоки требуют принудительного охлаждения, вид н способ которого зависят от плотности теплового потока. Системы естественно-воздушного охлаждения позволяют отводить тепловые потоки плотностью дк0,2 Вт/см'! принудительно-воздушного охлаждения — плотностью дж! Вт/смт; жидкостного охлаждения— плотностью вк20 Вт/смз и испарительного охлаждения — плотностью д.м 200 Вт/ем'.
Обеспечение тепловых контактов в конструкциях РЭА. Улучшить передачу тепла от теплонагружеиных элементов к более холодным и теплоемкиы деталям конструкции можно за счет снижения тепловых сопротввлеиий. Малые тепловые сопротивления внутренних участков блока от корпуса ко всем элементам кояструкции способствуют выравниванию температуры внутри блока, что приводит н повышению надежности радиоэлектронной аппаратуры. В некоторых случаях передача тепла теплопроводностью единственно возможна (например, в герметичных блоках при высокой плотности заполнения). Большое значение имеют тепловые контакты в соединительных узлах мощных транзисторов с рааиаторами, Если между металлическими поверхностями находится изоляционная прокладка, лак.
краска, то тепловое сопротивление увеличивается в сотни раз. Г!рввоаим коитактвое тепловое сопротивление /7тх (в сыт К/Вт) иекоторм . вар материалов при шероховатости /г, 20 и удельной нагрузке 1000 И снц Медь — алюлпшнй Медь — медь Мель †лату Медь — сплав Д16Т Сплав Д16Т вЂ” сплав Д16Т Сталь — медь Ста чь — сплав Д! 6 Сталь — сталь Металл — краска — металл 0,08 0,1 О,!8 0,2 0,25 0.8 1,2 2.5 20,0 В коиструкпионном соединении теплопроводность контакта будет 1мгивисеть от шероховатости поверхностей соединяемых элементов, от яоитаитного давления и соединяемых материалов.
Загрязнения, неров:насти, образующие воздушные прослойки, ухудшают тепловой контакт. Контактное тепловое сопротивление может быть уменьшено за с ~ет: '".ф,:;.-Зпрнменения материалов с большей теплопроводностью, выбора более ';;-',!.-::,)пластичных материалов (нлв гальванических покрытий), уменьшения ,,-'. Шероховатости соединяемых поверхностей с одновременным увеличе- нием давления, применения пластичных прокладок с большой теплопро,уу водиостью.
Металлами, обеспечивающими малое контактное тепловое сопротнв. ,...4'. дениц являются медь и алюминий. В качестве металлов покрытий не:;",,!!!'-:ч несообразно применять кадмий и олово. Достато чно пластичными прокладками являются свинцовые, медные и алюминиевые, которые значительно снижают контактное тепловое сопротивление. Заполнение воздушных прослоек теплопроводной пастой (например, КПТ-8) сии>кает тепловое сопротивление примерно в 1,5 раза Винтовые соединения обеспечивают хороший тепловой контакт при больших нагрузках, в связи с чем предпочтительно использовать винты 'Й: — большого диаметра (более 4 мм), допускающие большие усилия свин- чивания, Хорошие тепловые контакты обеспечиваются самонарезаю. "."'~!..
шими винтамн Достаточно хороший тепловой контакт в электрически изолирован":-; ных соединительных узлах обеспечить трудно Приведем теплопроводиость некоторых изоляционных материалов ,;.::,'; относительно теплопроводности меди, принимаемой за единицу: Вакуумплотвая керамика брокерит (на основе оксида бернллия) .. . . . .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
