IZ1-3-Н (562371), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

.

Поэтому предпочтительными являются варианты V и VI и наименее рациональными - варианты I и II.

Варианты II и VI не обеспечивают необходимые условия для эффективного отвода тепла как в случае естественного , так и принудительного воздушного охлаждения блока. Для книжных конструкций при естественном воздушном охлаждении предпочтительнее варианты IV и V, располагающие небольшим количеством плат. При этом в варианте V за счет установки электрического соединителя на короткой стороне ФЯ возможны трудности при трассировке печатной платы и увеличение паразитных связей печатного монтажа. Вариант IV может использоваться в случае принудительного воздушного охлаждения при установке вентилятора на заднюю или лицевую панель. Вариант V предпочтительнее при набегающем воздушном потоке снизу.

Для разъемной конструкции целесообразно использовать при естественном воздушном охлаждении вариант компоновки III, а при необходимости использования принудительного охлаждения - вариант I.

3.2. Выбор системы охлаждения

При выборе системы охлаждения используются следующие исходные данные: тепловой поток, рассеиваемый поверхностью теплообмена (корпуса) конструкции Р, Вт; площадь поверхности теплообмена (корпуса) ; допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента , ; максимальная температура окружающей среды , ; минимальное давление окружающей среды , мм рт.ст.

Значение теплового потока можно определить через потребляемую от источников питания мощность , которая обычно указывается в ТЗ, и коэффициент полезного действия изделия :

.

Площадь поверхности корпуса конструкции находят через взятые из ТЗ габаритные размеры конструкции.

Допустимую рабочую температуру наименее теплостойкого элемента устанавливают по результатам конструкторского анализа элементной базы.

Остальные исходные данные ( и ) указываются в требованиях ТЗ.

Чтобы выбрать систему охлаждения, необходимо найти поверхностную плотность теплового потока

,

где - поправочный коэффициент на давление окружающей среды, H = 760 мм рт.ст. - нормальное давление и допустимый перегрев в конструкции = - .

Значения и являются координатами точки, положение которой на диаграмме рис.3.2 определяет систему охлаждения конструкции.

Рис.3.2

Незаштрихованные зоны диаграммы относятся к следующим способам охлаждения: I - естественное воздушное, 3 - принудительное воздушное, 5 - принудительное жидкостное, 9 - принудительное испарительное. Заштрихованным зонам соответствует два или более способов охлаждения: 2 - естественное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и жидкостное, 6 - принудительное жидкостное и естественное испарительное, 7 - принудительное жидкостное, принудительное и естественное испарительное, 8 - естественное и принудительное испарительное. Если точка с координатами и попадает в заштрихованную зону, то выбор способа охлаждения производится по вероятностным зависимостям, которые для зоны 2 приведены в [13].

В тех случаях, когда габаритные размеры конструкции в ТЗ не указаны, площадь поверхности теплообмена можно найти ориентировочно, используя коэффициенты дезинтеграции объема :

,

где - суммарный установочный объем элементов.

При обеспечении нормального теплового режима в блоке за счет естественного воздушного охлаждения зазоры между ФЯ должны составлять не менее 6...8 мм. Использование принудительного воздушного охлаждения позволяет уменьшить зазоры до 2 мм, однако при этом объем блока увеличивается на 10...15% за счет установки вентилятора и воздуховодов.

3.3. Разукрупнение электрических схем

Независимо от назначения и функциональной сложности изделия разукрупнение имеет ряд общих принципов, главными из которых являются:

- функциональная законченность конструктивно-технологической единицы (КТЕ), в качестве которой может быть функциональная ячейка, модуль, МСБ и т.п.;

- максимальная повторяемость КТЕ в проектируемом или других изделиях;

- увеличение в пределах технических и экономических ограничений функциональной сложности КТЕ низших уровней;

- минимизация числа внешних выводов КТЕ;

- конструктивная, технологическая, тепловая и электромагнитная совместимость КТЕ.

Смысловое содержание перечисленных принципов говорит об их тесной взаимосвязи и в известной мере о равнозначности. Приоритет того или иного принципа определяется исходными предпосылками задачи разукрупнения, а именно требованиями ТЗ к конструкции.

Наиболее часто встречаются два варианта формулировки этих требований:

- в ТЗ оговариваются допустимые значения массогабаритных показателей конструкции;

- при заданных массогабаритных показателях конструкции указывается на необходимость использования базовых несущих конструкций (базовый принцип конструирования).

В первом случае при решении задачи разукрупнения предпочтение отдается принципу функциональной законченности КТЕ, во втором - принципу конструктивной совместимости КТЕ с базовыми несущими конструкциями. Таким образом, задача разукрупнения одновременно имеет и схемотехническое, и конструкторское содержание.

При решении задачи разукрупнения следует рассмотреть несколько воз-можных вариантов деления схемы на КТЕ. Каждый из вариантов анализируется с позиций соответствия перечисленным выше принципам и сопровождается расчетом критериальной оценки. Такими оценками могут быть соответствующие каждому варианту ожидаемые материальные показатели конструкции и формализованные показатели качества разукрупнения.

Известно, что для любой конструкции РЭС распределение массы можно представить следующим уравнением: = + + + , где в правой части составляющие массы элементов, несущих конструкций, соединений и теплоотвода.

Не зависящей от варианта разукрупнения в уравнении является масса элементов, другие составляющие будут существенно изменяться. В частности, масса несущих конструкций будет зависеть от размеров и формы корпуса, числа и размеров коммутационных (печатных) плат. Масса электрических соединений в свою очередь зависит от количества плат, количества соединителей, длины электрических соединений. Лучшему варианту разукрупнения РЭС должна соответствовать меньшая масса конструкции .

Объем конструкции определяется размерами и формой корпуса конструкции и, следовательно, количеством и размерами плат КТЕ.

Общую площадь коммутационных плат можно представить соотношением:

= + ,

где - рабочая площадь, на которой размещаются радиоэлементы и проводники, - вспомогательная площадь (краевые поля, элементы закрепления платы, рамки и т.д.). Легко убедиться, что при выбранном конструктивном оформлении с ростом числа КТЕ составляющая , а следовательно, и S_пл будут возрастать, а отношение / - ухудшаться.

Таким образом, названные материальные параметры конструкций ( , , ) могут эффективно использоваться в виде критериальных количественных оценок качества разукрупнения электрических схем на КТЕ. Оценки являются противоречивыми, поэтому лучший вариант разукрупнения выбирают по заранее выбранному критерию или расчету комплексной оценки по совокупности критериев.

Формализованной оценкой качества разукрупнения электрических схем служит показатель разукрупнения

= / ,

где - число вентилей (p-n - переходов) в КТЕ, - число внешних электрических соединений. Лучшему варианту разукрупнения соответствует большее значение показателя разукрупнения. При использовании формализованной оценки качества разукрупнения параметр можно заменить числом эквивалентных дискретных элементов

= + ,

где - количество дискретных навесных элементов (компонентов) в КТЕ, - количество интегральных элементов на кристалле или подложке микросхемы.

3.4. Разработка конструкции функциональной ячейки

Конструкция функциональной ячейки должна соответствовать выбранному типу конструкции блока. В этой связи различают конструкции ФЯ блоков разъемного, кассетного и книжного типов, имеющие характерные отличительные признаки.

В зависимости от уровня механических воздействий на аппаратуру функциональные ячейки могут быть в рамочном или безрамочном исполнении.

Особенности элементной базы (например, тип корпуса ИС) позволяют применить в конструкции ФЯ одностороннее или двухстороннее расположение элементов.

Несущим элементом конструкции ФЯ на корпусных микросхемах служит печатная плата, конструкций ФЯ на бескорпусных МСБ - металлическая рамка. Подробные сведения о применяемых в блоках РЭС конструкциях ФЯ приведены в [6, 11, 12].

Разработка конструкции ФЯ на корпусных ИС состоит в определении площади и геометрических размеров печатной платы, проверке возможности размещения радиоэлементов на плате, разработке конструкции печатной платы и определении геометрических размеров ячейки.

Разработка конструкции ФЯ на бескорпусных МСБ сводится к определению геометрических размеров металлической рамки по заданным размерам и числу МСБ. Рассмотрим порядок решения перечисленных задач.

Характеристики

Список файлов книги