Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 47

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 47)

5.17. Зависимость ко- Рис. 6.1в. Зависимость козффициэффициента К,„от коэффициента ента К„, от атмосферного давления перфорации корпуса блока Определив эффективный коэффициент теплообмена а,фп переходят к расчету тепловой проводимости ок всего корпуса, которая состоит из суммы проводимостей неоребренной ако и оребренной а р поверхностей: ак — ако + акр где око рассчитывается по формуле (5.59), но без учета оребренной поверхности; акр — — 0,77а,ф; Яр, Ф;; Яр, — площадь основаниЯ оРебРенной повеРхности; гт?; — коэффициент, учитывающий ориентацию этой поверхности.

9. Рассчитываем перегрев корпуса блока ИЭП во втором приближении ЛЛко: гко = (Ро/ак)КкпКм» (5.60) где Кк„— коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации корпуса блока К„; Кгп — коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающеи среды. Графики для определения коэффициентов К и и Кмг приведены на рис. 5.17 и 5.18. Коэффициент перфорации определяется как отношение площади перфорационных отверстий Я„к сумме площадей верхней и нижней поверхностей корпуса: К„= Я„/1Я + Я ).

10. Определяем ошибку расчета: 5 = !а?ко — Ык!/Ыко. 15.61) Если б ( 0,1, то расчет можно считать законченным. В противном случае следует повторить расчет температуры корпуса для другого значения гагк, скорректированного в сторону гз?„о. 11. Рассчитываем температуру корпуса блока: 1к = го+ ыбко. (5.62) На этом первый этап расчета теплового режима блока ИЭП окончен. 277 Л а„„= —; ![з 000 йлу!/нг (0 4,0 040 0,0 (О для верхней поверхности Рнс. б.1а.

Зависимость пере- Рнс. б.зо. Зависимости удельгреаа нагретой зоны от удельной по- ной тепловой проводимости от усиаерхностной мощности лия прижима модулей к корпусу: !— контакт медь-алюминий; Š— контакт алюминий-алюминиЯ (5.65) а„, = Этап 0. Определение среднеповерзностной температуры нагретой зона! 1.

Вычисляем условную удельную поверхностную мощность д, нагретой зоны блока: для боковой поверхности (5.63) 1,82(!г!з + ![!з + !з!э) азкб = где Р, — мощность, рассеиваемая в нагретой зоне. В общем случае Р, = Ро — Рк, где Є— мощность, рассеиваемая в компонентах, установленных непосредственно на корпус Блока. В этом случае корпус блока выполняет функции радиатора. 2. Из графика на рис. 5.19 находим в первом приближении перегрев г3!э нагретой эоны относительно температуры, окружающей блок среды. 3. Определяем коэффициенты теплообмена излучением между ниж- НИМИ азою ВЕРХНИМИ а,лз И 6ОКОВЫМИ а,лб ПОВЕрХНОСтяМИ НаГратпй зоны и корпусом: (5.66) озк = !зз ~~' (азл! + азк!)Ээ! !=к,з,б сгзл! =елз5,67 ' к+ 73 / ~ ) 0157 ! <4 1,63 — — ' прн— оох 1 1 при — > 4' оо'х (5.67) (5.64) где Ел! — приведенная степень черноты г-й поверхности легре й ны и корпуса: ( / э! + (1/Гк! 1)Яз!/Э ] е; и Яэг — степень черноты и площадь з-й поверхности нагретой эоны.

279 278 70 00 Я !О 10 70 !О !00 700 800 [!00 !000 000 000 400 700 0 4. Для определяющей температуры !з, = (!к + !о + гз! )/2 и определяющего размера ![[ находим числа Грасгофа Огы и Прандтля Рг [формула (5.55) и табл. 5.7]. 5. Рассчитываем коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности: для нижней поверхности — прн (Сгьзрг) < 10 ' Л з, (гз -эуз 0,234]6,25 — 5,25 (1+ ![з/л/!г!з) ]х хЛю(Огььрг) ! /![ прн (Огь Рг) > 10э' — прн (СгибРг) < 10; !зб -5!3 О !8[6 25 — э,2! ( !:. ! [,/2(! .! ! [! ) [ хЛю(СгьбРг) /гзб ПРн (!лгьбрг) > 10 б. Определяем тепловую проводимость о,к между нагретой зоной и корпусом; где Кз — коэффициент, учитывающий кондуктианый ный теплообмен: оводимость от модулей к корпусу блока, вас 520); при отсутствии приаисит от усилий прижим а к корпусу (Рис.

с я — плаща д ь контакта рамки модуля жима [г = 240 Вт/(м .К)[ х корпусом Блока. аа О,О ку Об аа (б 15 /4 У (2 1,1 2 3 ООШ Ы -Ы,13) О,У Рис. 5.91. Зависимость коэф- Рис. в.зэ. Зависимость кофициента Ки от кратности обмена эффициента К„з от давления воздуха воздуха в блоке внутри блока 7. Рассчитываем нагрев нагретой эоны Ызв во втором приближении: Рз Кк и Ки' Кз 2 ~~за — 1зв + Взк где Киг — коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха, зависит от производительности вентилятора С (рис. 5.21); Ккз— коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока (рис. 5.22). 8. Определяем ошибку расчета б = (Ж1зо ~1з)/б11зс. Если б ( 0,1, то расчет окончен. При б ) 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значения хз1з, 9.

Рассчитываем температуру нагретой зоны 1з = 1а + сз1за. (5.89) На этом второй этап расчета теплового режима блока ИЭП заканчивается. Л = 1 — А 1 -1 ъ„+ У 75'„)(л ул„)+1 — 5.У„~ + Этап Я. Расчета температуры поверхности компонента схемы Для определения температуры корпуса компонента, например микросхемы, установленной в модуле первого уровня разукрупнения, операции расчета выполняют в следующей последовательности. 1. Определяем эквивалентный коэффициент теплопроводности модуля, в котором расположена микросхема, для вариантов: при отсутствии теплопроводных шин Л,„= Л„, где ˄— тепло- проводимость материала основания платы; при наличии теплопроводных шин Таблица 5.8 Теплофиэические свойства материалов Материал Коэффициент теплопроводности, Л,Вт (мК где Л вЂ” теплопроводность материала теплопроводной шины; 1а— объем печатной платы с учетом объема теплопроводных шин; ʄ— объем теплопроводных шин на печатной плате; А — поверхностный коэффициент заполнения платы модуля теплопроводными шинами: Азсб /Я,; Ям — суммарная площадь, занимаемая теплопроаодными шинами на печатной плате, В табл.

5.8 приведены теплофизические параметры некоторых материалов. 2. Определяем эквивалентный радиус корпуса микросхемы: з= з...7. (5.71) где Я>имс — площадь основания микросхемы. 3. Рассчитываем коэффициент распространения теплового потока: Алюминий Бронза Латунь Медь Сталь Асбестовая ткань Асбест листовой Слюда . Пластмасса полихлорвиниловая Фторопласт-4 Полистирол Эбонит Стеклотекстолит Стекло Фарфор Картон АЛ-9 АЛ-2 АМЦ Пенопласт ПХВ-2 Пенополиуретан ЭПЭ 208 64 85,8 390 45,5 0,169 0,116 0,583 0,443 0,25 0,09... 0,14 0,163 0,24... 0,34 0,74 0,834 0,231 151 175 188 0,04 0,06 (5.70) (5.72) 280 281 сз1+ оэ гл = бплзкз о! + аз — — 17 Вт/(м К); бз 1 Лз.,гЯз + В+ МуЯЛ,„,б„т К! (тВ) Ко(тй) Нз1 Укз = 1у 11п — ~~~ Вэу!, (5.75) 111ь = (гЛ1хо+ бмн.о)/2; бб 1Р 10 Ы Рнс.

5.23. Зависимость коэффициента теплоотдачи К„от площади поверхности корпуса микросхемы бимс = бе+ Ьбимс (5,74) 282 283 где о! и оз — коэффициенты теплообмена с первой и второй сторон печатной платы; для естественного теплообмена б„— толщина печатной платы модуля. 4. Определяем искомый перегрев поверхности корпуса микросхемы: знмс = сзг + К !гимс К~(Бимс — Я имс) + Ко(трч) ( Л„уЯз с=! -! К! 1(оИМС оо ИМС !) Ко(тЯо) ) где В и М вЂ” условные величины, введенные для упрощения формы записи: при одностороннем расположении корпусов микросхем на печатной плате В = 8,5хЯ~ Вт/К, М = 2; при двустороннем расположении корпусов В = О, М = 1; К вЂ” эмпирический коэффициент: для корпусов микросхемы, центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии менее ЗЯ, К = 1,14; для корпусов микросхем, центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии Более ЗВ, К = 1; ʄ— коэффициент теплоотдачи от корпусов микросхем определяется по графику на рис.

5.23; К! и Ко — модифицированные функции Бесселя; )т' — число з-х корпусов микросхем, расположенных вокруг корпуса рассчитываемой микросхемы на расстоянии не более 10/т, т.е. гг ( 10т; 1 — среднеобъемный перегрев воздуха в блоке: бимс! — мощность, рассеиваемая з-й микросхемой; бимс ' — суммарная площадь поверхности з-й микросхемы; б„— зазор между микросхемой и печатной платой; Л 1 — коэффициент теплопроводности материала, заполняющего этот зазор. 5. Определяем температуру поверхности корпуса микросхемы: Дискретный компонент можно считать подобно микросхеме с локальным источником теплоты на пластинке. Методика определения температуры поверхности корпуса компонента будет аналогична.

Необходимо лишь ввести соответствующие значения геометрических параметров в уравнения (5.71)-(5.74), Расчет стационарного режима блока ИЭП при принудительном охлаждении Тепловая модель блока ИЭП с принудительным воздушным охлаждением аналогична модели, изображенной на рис. 5.14. Дополнительными исходными данными являются: мощность Я и КПД г1 вентилятора, расход охлаждающего воздуха С, кг/с. Расчет теплового режима можно разделить на два этапа: определение коэффициентов теплоотдачи от модулей первого уровня и расчет температуры компонента. Этап 1.

Расчет коэффициентов теплоотдачи 1. Определяем площадь свободного сечения канала между двумя соседними модулями первого уровня на расстоянии з от входа охлаждающего потока воздуха. ОБозначим через 1з размер стороны печатной платы модуля, параллельный направлению охлаждающего потока, а через (у — размер стороны платы, перпендикулярной направлению охлаждающего потока. Расстояние з определяется размерами компонента, для которого проводится тепловой расчет (рис. 5,24): где и — число компонентов, расположенных в канале между платами в сечении з; В „; — площадь поперечного сечения з-го компонента в сечении зц ззо — расстояние между несущими платами. Г бууе Рис. 5.24. Модель воздушного канала между двумя модулями (1) с элементами (2) (5.76) 2.

Характеристики

Список файлов книги