1304269840_660_maevec.ru (560516), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Исходные данные: те же, что и в методике I.Порядок расчета:Пп 1)...8) - аналогично выполняются по методике I.9) рассчитывают мощность Р1 , которая может создавать заданный перегревUtIk.4810) строят график зависимости UtK от Р по двум точкам: началу координат0 и точке с найденными координатами P1 и UtIk . Такая зависимость (какправило, она линейна, и поэтому строят ее лишь по двум точкам) называется тепловой характеристикой блока.11) по заданной мощности Р рассеивания в блоке и тепловой характеристике определяют искомый перегрев UtК корпуса блока и температуру егоповерхности(2.9)UtК = tCmax + UtKШ. Методика расчета ереднеповерхностной температуры нагретой зоны изФЯ на печатных платах.
Исходные данные: длина а , ширина Ь и высотаh нагретой зоны , температура и перегрев корпуса tK и UtK , найденные пометодике I или II, мощность рассеивания в блоке Р , длина А , ширина B ,высота Н и толщина стенок корпуса U , степени черноты ε1 внутреннихповерхностей кожуха и ε2 поверхности нагретой зоны.Порядок расчета:1) задают среднеповерхностную температуру нагретой зоны в первомприближенииtз = tK + 2UtK(2.10)2) определяют площади внутренних поверхностей стенок корпуса и нагретой зоныS'K=2[(A-U)(B-U)+ (B-U)(Н-U)+(А-U)(Н-U)] м2 (2.11)Sз= 2(ab+bh+ah) м2,3) определяют средний зазор между корпусом и нагретой зоной:A + B + H (a + b + h )м(2.12 )δ =64) рассчитывают коэффициент теплопередачи в воздушном зазоре:(2.I3)при δ/l≤0,1 и GrPr < 103 kвоз=λвоз/ δ,0,25Iпpu δ/l>0,1ttk воз = 0,453ЗKδгде l= bh(2.14 )при условии, что а > b и а > h.Критерии Gr и Рr рассчитывают по данным табл.
П6.1.5) определяют приведенную степень черноты εпp между корпусом и нагретой зоной:ε np =111+ε2ε11SЗ(2.16 )S'К496) по номограмме (рис. П6.3) определяют для двух точек tK и tIз. коэффициент лучеиспускания α'л и нормируют его для εпpαл = α'лεпp/0,8(2.17)7) рассчитывают тепловую проводимость от нагретой зоны к корпусу блока, принимая, что передача тепла от нагретой зоны к корпусу за счет теплопроводности σзт практически отсутствует:(2.18)σз = σзк + σзл = kвоз (S'K + Sз)/2 + αлSз8) находят, расчетное значение среднеповерхностной температуры нагретой зоны в первом приближении(2.19)tIзр = tк + p/ σз9) проверяют условие сходимости расчетного и заданного значений:(2.20)|tIзр - tIзр| ≤ 2…3 0С10) если условие выполняется, то принимают tз = tIзр если нет, то повторяют расчет во втором приближении, принимая tIIз = tIзрIV.
Методика расчета cреднеповерхностной температуры нагретой зоны изФЯ на металлических рамках. Исходные данные: те же, что и в методикеIII, и дополнительно: шероховатости поверхностей Rz сопряжения рамки ибобышки (средние высоты их микронеровностей hcp1 и hcp2 соответственно),число n и диаметр dδ бобышек, диаметр dB стягивающих винтов, диаметрdBT титановых втулок.Порядок расчета:1) выполняют пп. 2)....4) методики Ш.2) принимают коэффициент лучеиспускания от нагретой зоны к корпусуαл = 7 Вт/(м2·0С).3) определяют среднее значение коэффициента теплопроводности λср контактирующих поверхностей(2.21)λср =2 λ1λ2/( λ1 + λ2) ,где λ1 и λ2 - соответственно коэффициенты теплопроводности рамки и бобышки (обычно λ1=λ2).Примечание: Контактный узел ФЯ с элементами крепления включает в себя стальной винт, титановую втулку и полый алюминиевый цилиндр бобышки, куда запрессовывают втулку с резьбой для ввинчивания винта(обычно М3х(h + 5 мм)).
Коэффициенты теплопроводности стали (λт = 45Вт/м·°С), титанового сплава BTI-0 (λт = 15 Вт/м·°С))соответственно в 3,8 и11,3 раза меньше коэффициента теплопроводности алюминия (λА = 170Вт/м·°С)), поэтому, как показывают расчеты,50количество тепла, передаваемое через сечения винта и втулки (по кольцу),составляет не более 3% от всей теплопередачи теплопроводностью и имможно пренебречь.4) по выбранной шероховатости поверхности Rz = hcp1+hcp2 определяютсреднюю высоту микронеровностей, где hcp1,2 - высоты микронеровностиобоих сопрягаемых поверхностей, относительную нагрузку P/E =5·10-6…5·10-4 при Е > I010 Па контактных поверхностей, коэффициент В,характеризующий геометрию поверхности и коэффициент kh , оценивающий заполнение профиля поверхности.
Величина hcpi равна цифре, стоящейна чертеже рядом с Rz и переведенной в метры. Так, для Rz20 hcp≈20·10-6 м.Величина B зависит от Rz и определяется по табл. П6.2. Коэффициент профиля обычно берут равным kh =0,55.5) рассчитывают удельные тепловые проводимости σудм точек фактического контакта и σудс межконтактной среды:где λвоз, - коэффициент теплопроводности межконтактной среды (воздуха).6) рассчитывают суммарную площадь теплопередачи кондукцией:7) рассчитывают тепловую проводимость 6"™ между нагретой зоной икорпусом:8) находят суммарную тепловую проводимость от корпуса в среду:Примечание: Как показывают расчеты реальных конструкций блоков, доляконвективного вида передачи составляет около 2%, доля передачи тепла засчет излучения - около 5%, поэтому в ряде случаев для оценочных расчетовпервыми двумя составляющими выражения (2.26) можно пренебречь.9) рассчитывают среднеповерхностную температуру нагретой зоны(2.27)51V.
Методика расчета температуры в центре нагретой зоны из ФЯ на печатных платах. Поскольку при ранее проводимых компоновочных расчетахрасположение микросхем на печатных платах проводилось в плане в плоскости хОу , а в реальных конструкциях размещение самих плат в нагретойзоне чаще всего принимаетсявертикальным, то примем вдальнейшем, что вертикальной осью нагретой зоны вблоке МЭА третьего поколения будет ось X (рис.
2.5).Исходные данные: длина aширина b и высота h нагретой зоны, среднеповерхностная температура tзнагретой зоны, найденная пометодике III, мощность рассеивания в блоке Р , количество ИС n по оси x, m по оси y, размеры корпусов ИС lХ по оси X, lY по оси у их высота hk и толщина стенок UК , толщина печатной платы UПЛ и фольги UФ, диаметр отверстий dотв под выводыИС в печатной плате, количество выводов nвыв от корпуса микросхемы, ихдиаметр dвыв (для штыревых), длина lвыв, ширина bвыв и толщина Uвыв (дляпланарных), высота установки hвыв микросхемы над печатной платой, количество плат k .
При этом коэффициенты теплопроводности материаловплат λпл , выводов λвыв , припоя λпр , фольги λФ корпусов ИС λК и воздухаλвоз считаются известными.Порядок расчета:I) составляются тепловые схемы нагретой зоны по осям х, у, z с учетом типа корпуса ИС (рис. 2.6 для I, II, III типов корпуса, рис. 2.7 - для IV типа).Осям x, у и z соответствуют схемы рис. 2.6,а,б и в.
Аналогичное соответствие на рис. 2.7,а,б и в.522) рассчитывают тепловые проводимости всех печатных плат по осям x,у,z:3) рассчитывают тепловые проводимости всех воздушных зазоров по осямкоординат4) рассчитывают тепловые проводимости всех корпусов ИС по осям координат5) рассчитывают тепловые проводимости всех воздушных промежутковмежду корпусами ИС по осям х и у:6) рассчитывают тепловые проводимости всех выводов ИС по осям координат:для штыревых выводов53для планарных выводов7) рассчитывают тепловые проводимости выводов и припоя в металлизированных отверстиях (для штыревых выводов)8) находят тепловые проводимости медных (λФ = 385Вт/м·°С) печатныхпроводников из фольги, считая, что они занимают по каждой из оси по 1/3площади печатной платы:9) находят тепловые проводимости нагретой зоныдля рис.
2.6:для рис; 2.7:5410) определяют эквивалентные коэффициенты теплопроводности нагретойзоны:11) принимают λZ=λ0=const для однородного изотропного тела с нормированными относительно h=h0 размерами12) по графику рис. П6.4 в зависимости от отношений h0/а0 и h0/b0 (меньших единицы) определяют коэффициент формы С нагретой зоны.Примечание: если оба или одно из указанных отношений больше 1, то надопринимать за λ0 либо λX либо λY так, чтобы они (отношения a0/b0 и a0/h0либо b0/a0 и b0/h0) были меньше I.13) рассчитывают температуру в центре нагретой зоны:VI. Методика расчета температуры в центре нагретой зоны из ФЯ на металлических рамках. В данной конструкции тепловые схемы нагретой зоныпо координатным осям включают тепловые проводимости печатной платы,ребер и планок рамки, подложки, внутренних сопротивлений кристаллов имногочисленных воздушных каналов между ними.
Однако наибольшейдолей (более 96%) теплового потока обладают ребра жесткости (боковыепо оси х, верхнее и нижнее - по оси у и верхнее с боковыми по площадиконтакта соседних ячеек по оси z ). Это и учитывается в дальнейшем.Исходные данные: длина а , ширина b и высота h нагретой зоны, ее среднеповерхностная температура tз, , найденная по методике IV, мощность рассеивания в блоке Р , геометрические размеры рамки (высота ячейки hp=h/kгде k - число ячеек, ширина верхнего и боковых ребер U1 , ширина нижнего ребра U2 , ширина контактной окантовки по оси Z соседних рамок UK),толщина печатной платы UПЛ , диаметр dв и количество nв стягивающихвинтов. Величины коэффициентов теплопроводности алюминиевых сплавов λа и стали λст считаются известными.Порядок расчета:1) находят тепловые проводимости ячейки по координатным осям552) определяют тепловые проводимости нагретой зоны3) далее выполняют пп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
