Методические указания к лабораторным работам (560524), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Крепление ПП к металлической рамке и подложек к теплоотводящим планкам производится с помощью эпоксидного клея ЭДП. Длязащиты от влаги ячейка покрывается одним слоем лака УР-231.ФЯ собираются в пакет с габаритными размерами 154х91х30 мм. Пакетячеек шестью латунными винтами 6 М 3х35 крепится к бобышкам основания корпуса, имеющим высоту 8 мм.Корпус микроблока с габаритными размерами 183х108х46 мм выполнен из алюминиевого сплава Д16. На передней стенке основания корпуса смонтирован разъем, на который с помощью жгута из проводниковМГТФ выведены цепи питания ФЯ и температурные датчики. Для герметизации блока между основанием и крышкой устанавливается эластичнаярезиновая прокладка.
Крепление крышки к основанию производится десятью винтами М 3х8. На внешнюю поверхность корпуса нанесено оксидноепокрытие.Те пло ва я мо дель микробло каДля составления тепловой модели блока пользуются методамиизотермических поверхностей и однородного анизотропного тела. Предполагается, что поверхность корпуса блока и поверхность нагретой зоны являются изотермическими соответственно со среднеповерхностными температурами tк и tз. Нагретая зона представляет собой однородное анизотропное тело с эквивалентными коэффициентами теплопроводности λx, λy, и λz.Тепло, выделяемое резисторами микросборок за счет теплопроводностинагретой зоны, передается на её поверхность.
С поверхности нагретой зонытеплопроводностью воздушных прослоек (в прослойках малой толщиныконвективный теплообмен мало эффективен), теплового контакта междунижней ФЯ и бобышками основания, теплопроводностью самих бобышек,а также излучением тепло передаётся на корпус, оттуда конвекцией и излучением – в окружающее пространство.51Тепловая схема микроблока приведена на рис. 3.5,где приняты следующие обозначения: σзо – тепловая проводимость между центром нагретой зоны и её поверхностью;σзкл, σзкв – тепловые проводимости между поверхностьюнагретой зоны и корпусом приРис. 3.5.
Тепловая схема микроблокалучевой и кондуктивной теплопередаче через воздушные прослойки;σзкэ=σтк· σб/(σтк + σб) – эквивалентная тепловая проводимость теплового контакта и бобышек основания; σкск, σксл – тепловые проводимости между корпусом и окружающей средой при теплообмене конвекцией и излучением.Со держа н ие рабо ты1.2.3.4.5.6.Ознакомление с краткими теоретическими сведениями и порядкомвыполнения работы.Построение тепловой модели микроблока.
Подготовка исходныхданных для расчета показателей теплового режима микроблока.Расчет на ЭВМ среднеповерхностной температуры корпуса нагретой зоны и температуры в центре нагретой зоны.Исследование связи показателей теплового режима с параметрамиконструкции.Экспериментальное исследование показателей теплового режимамикроблока.Оценка точности тепловой модели.О п иса н ие лабо ра торной у с та нов к иЛабораторная установка состоит из исследуемого микроблока,электронного термометра (ЭТ), источников питания микроблока (ИП1) иэлектронного термометра (ИП2).52С помощью источника ИП1 устанавливается заданный тепловойрежим блока. Источник ИП2 обеспечивает питанием схему ЭТ.
Датчикомтемпературы в ЭТ служит бескорпусной транзистор 2Т318 в диодномвключении. Обратное сопротивление коллекторного p-n перехода транзистора является элементом измерительного моста. Напряжение разбалансамоста усиливается операционным усилителем, на выходе которого включен измерительный прибор М262М. Шкала прибора проградуирована в оС,цена одного деления шкалы 2оС.
В микроблоке установлено 10 датчиков.Датчики 1, 2, 3, 10 размещены на корпусе блока, датчики 4, 5, 6, 8, 9 – наповерхности нагретой зоны, датчик 7 – в центре нагретой зоны. Опрос датчиков производится с помощью кнопочных переключателей, смонтированных на передней панели ЭТ. Структурная схема лабораторной установкиприведена в приложении 3 (выдается лаборантом).По рядо к выпо лн е ни я рабо ты1.Получить задание у преподавателя: значение теплового потока P,рассеиваемого блоком (Р=3…10 Вт), и список параметров конструкции, значения которых предстоит связать с показателями теплового режима блока.
Полный список параметров блока и пределыизменения приведены в приложении 3.2. Собрать лабораторную установку и получить у лаборанта разрешение на включение приборов.3. Включить источник питания электронного термометра. Приблизительно через 5 минут опросить датчики температуры и показанияЭТ занести в таблицу. Среднее значение показаний ЭТ принять затемпературу окружающей среды tc.4.
Произвести расчет среднеповерхностной температуры корпуса, нагретой зоны и температуры в центре нагретой зоны ПК. Все исходные данные для расчета теплового режима, кроме значения теплового потока Р и температуры окружающей среды tc, введены в память машины. Порядок расчета, основные расчетные соотношения,текст программы и инструкция по ее применению приведены вприложении 3.Расчет среднеповерхностной температуры корпуса выполняетсяметодом последовательных приближений.53При расчете температуры в центре нагретой зоны tзо блок ФЯпредставляют моделью в виде однородного анизотропного тела.
Для определения эквивалентных коэффициентов теплопроводности нагретой зоныλx, λy, λz в качестве элементарной тепловой ячейки можно взять всю ФЯ(рис.3.6), поскольку с ней связано периодическое повторение геометрических и теплофизических свойств нагретой зоны.Как видно из рис 3.6, тепло по направлению X в ячейке передаетсяпреимущественно через боковые ребра жесткости рамки и печатную плату.Рис. 3.6: 1 - боковые ребра жесткости рамки; 2 - печатнаяую плата;3 – верхнее ребро жесткости; 4 – нижнее ребро жесткости.Другие элементы конструкции, обладающие относительно высокими коэффициентами теплопроводности, включены последовательно своздушными прослойками. Сравнение коэффициентов теплопроводностиматериала рамки λp=170 Вт/(м·оС) стеклотекстолита λп=0,17 Вт/(м·оС) ивоздуха λвозд=0,025 Вт/(м·оС) позволяет выделить основную цепь теплопередачи в ячейке по направлению X – ребра жесткости рамки 1 с усредненными размерами 2х6х91мм.Аналогичен механизм передачи тепла в ячейке и по направлению Y.
Основными цепями переноса тепла являются верхнее и нижнее ребра жесткости рамки с усредненными геометрическими размерами2х6х154 мм и 2х4х154 мм.54По направлению Z тепло в пределах ФЯ в передается через винты,стягивающие ячейки в пакет и через ребра жесткости рамки 1 и 3, по которым осуществляется тепловой контакт между ФЯ в пакете. Результаты расчета показателей теплового режима блока занести в отчет и оформить ввиде таблицы.1.
Произвести исследование связи показателей теплового режима спараметрами конструкции блока. Задача решается по программе врежиме построения графиков. Для работы программы необходимоуказать номер параметра в соответствии с выведенным на экрандисплея списком и пределы изменения параметра. Графики зависимостей tk, tз и tзо от изменения заданных параметров конструкции перенести в отчет по лабораторной работе. Проанализироватьзависимости.2. Включить источник питания микроблока, установить входное напряжение и ток, соответствующие заданному значению тепловогопотока Р.3. Произвести исследование динамики процесса установления в блоке стационарного теплового режима. Для этого через каждые 5 минут после подачи питания на микроблок снимать показания ЭТ.Полученные данные занести в таблицу. Время выхода блока настационарный режим 35…40 мин.4.
Произвести расчет среднеповерхностных температур корпуса tэк,нагретой зоны tэз, tэзо, в процессе выхода микроблока на стационарный тепловой режим. Построить графики зависимости tэк, tэз,tэзо от времени.5. Для экспериментальных значений температур tэк, tэз, tэзо, соответствующих стационарному тепловому режиму, произвести оценδi = (tэi – ti)/ tэi ,ку точности теплового моделирования:где tэi – экспериментальное; ti – расчетное значение температурыкорпуса, нагретой зоны и центра нагретой зоны.6. Проанализировать полученные результаты.Со держа н ие о тч е та1.Цель лабораторной работы.
Содержание задания.552.3.4.5.6.7.8.Эскиз конструкции микроблока; его тепловая модель; тепловаясхема.Структурная схема лабораторной установки.Исходные данные для расчета на ЭВМ теплового режима микроблока.Расчетные значения среднеповерхностных температур корпуса,нагретой зоны, температуры в центре нагретой зоны и их зависимости от параметров конструкции.Таблица экспериментальных значений температур, отражающихпроцесс выхода микроблока на стационарный тепловой режим,графики зависимости tэк, tэз, tэзо от времени.Результаты оценки точности теплового моделирования микроблока.Анализ полученных результатов и выводы по работе.К о нтро л ь ные во про сы1.2.3.4.5.6.7.Опишите основные показатели теплового режима конструкций.Охарактеризуйте теплообмен конструкций с окружающей средой.Перечислите и охарактеризуйте методы теплового моделированияконструкций РЭС..Перечислите и охарактеризуйте методы расчета тепловых режимовконструкций РЭС..Приведите порядок составления тепловой модели исследуемогомикроблока.Составьте тепловую схему процесса теплообмена микроблока сокружающей средой.Как производится оценка точности теплового моделирования микроблока?Библиографический список3.1.Дульнев Г.Н.
Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре.– М.: Высшая школа, 1984. – С. 11-22, 157-160, 172-174, 208-213.56Работа4ОТРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОСБОРОК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИЦель работы - изучение методов экспериментальной отработкифункциональных показателей МСБ, определение параметров модели функциональной точности и расчет допусков показателей МСБ.Краткие теоретические сведенияПоказатели качества конструкций МЭА принято делить на функциональные и материальные.
К функциональным относятся все энергоинформационные показатели: выходная мощность, несущая частота сигнала,чувствительность, коэффициент передачи, ширина полосы пропусканияфильтра, быстродействие и др. Материальные показатели (масса, объем,стоимость, интенсивность отказов и др.) характеризуют материальноесодержание конструкции.Исходя из многоуровневого принципа построения, в конструкциивыделяются функционально и конструктивно законченные части - конструктивно технологические единицы (КТЕ). Требуемая точность функциональных показателей КТЕ высоких уровней (блоков, устройств) обеспечивается выбором строго определенных значений показателей КТЕ низких уровней {МСБ, функциональных узлов). Отработка функциональныхпоказателей микросборки по своему содержанию является задачей обеспечения функциональной точности и решается в следующем порядке:¾ получение математической модели МСБ в видеFj = Fj(x1, x2, …, xn)(4.1)где Fj - функциональный показатель МСБ; i – номер параметра элемента;xi- параметры элементов, определяющие значение Fj;¾ анализ параметрической чувствительности, состоящий в определения абсолютных функций чувствительностиAij = Aij(x1, x2, …, xn)=∂ Fj/∂xi ;(4.2)относительных функций чувствительностиBij = Bij(x1, x2, …, xn)=(∂ Fj/∂xi)( xi/ Fj)(4.3)количественных оценок - коэффициентов влияния;¾ составление модели функциональной точности в виде уравненияотносительной погрешности функционального показателяB57n∆ Fj /Fj = ∑ Bij(∆xi/xi)(4.4)Bi =1где Bij - относительные (безразмерные) коэффициенты влияния;∆xi/xi - относительные погрешности параметров xi;¾ расчет допусков функционального показателя Fj одним из известных методов: наихудшего случая (максимум-минимум), квадратичногосуммирования или вероятностным.Если найденные значения допуска функционального показателя несоответствуют требованиям технического задания, производится корректировка допусков параметров элементов xi или их номинальных значений.Наиболее сложной частью задачи отработки функциональных показателейявляется получение математической модели КТЕ в виде (4.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
