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

Текст из файла (страница 2)

1. Рассчитаем тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой.

где , _, – коэф-т конвективного теплообмена для нижней, боковой и верхней поверхности корпуса блока соответственно; , _, – коэффициент лучистого теплообмена для нижней, боковой и верхней поверхности блока соответственно.

σ_{т.корп-о.с.} = (4.95 + 4.91) 0.002184 + (4.81 + 4.91) 0.024375 + (9.19 + 4.91) 0.002184 = 0.289

1. Рассчитаем перепад температур между корпусом и окружающей средой во втором приближении.

1. Определяем ошибку расчета.

1. Определим перегрев корпуса.

Где S_п – площадь перфорированных отверстий; К_п = S_п/(S_н+S_в) = 0.000225/(0.00284∙2) = 0.039. К_КП = 0.9; – коэффициент, учитывающий давление окружающей среды, при нормальном атмосферном давлении К_н1 = 1

1. Определяем температуру блока при температуре окружающей среды 45°С:

Этап 2. Определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны

Исходные данные размера нагретой зоны:

Длина l₁=0.100 [м].

Ширина l₂=0.094 [м].

Высота l₃=0.012 [м].

1. Определяем удельный поверхностный тепловой поток нагретой зоны

Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока q_з. Условная удельная поверхностная мощность нагретой зоны определяется по формуле

Где Р_з – рассеиваемая мощность нагретой зоны и определяется по формуле

(Вт)

Где P_к – мощность тепловыделяющих элементов, расположенных на корпусе блока. Найдем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны

1. 
   По графику найдем в первом приближении перегрев нагретой зоны , исходя из рассчитанной удельной поверхностной мощности нагретой зоны

3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними , боковыми и верхними поверхностями нагретой зоны и корпуса.

Коэффициент теплообмена излучением между поверхностями нагретой зоны и корпусом определяется по формуле

Где – приведенная степень черноты i-ой поверхности нагретой зоны и корпуса, определяется по формуле

Где – степень черноты и площадь нагретой зоны. Поскольку корпус ИС выполнен из окисленной стали, . Найдем приведенную степень черноты верхней и нижней поверхностей нагретой зоны и корпуса

Найдем приведенную степень черноты боковых поверхностей нагретой зоны и корпуса

Так как приведенная степень черноты для верхних-нижних и боковых поверхностей оказалась почти равной, коэффициент теплообмена излучением между верхними-нижними и боковыми поверхностями нагретой зоны и корпуса также будет равным

4. Для определяющей температуры t_m и определяющего размера h_i находим числа Грасгофа Gr_hi и Прандтля Pr.

Определяющая температура t_m рассчитывается по формуле

Найдем определяющую температуру t_m

Число Грасгофа для определяющей температуры рассчитывается по формуле

Найдем число Грасгофа для поверхностей корпуса, определяющий размер которых h_б = 0.094 [м], h_в = 0.1 [м],

Определяем число Прандтля Pr=0.700

5. Рассчитываем коэффициенты конвективного теплообмена а_зкi между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности.

Для нижней поверхности а_зкн определяется по формуле

Где . Найдем коэффициент конвективного обмена между нижней поверхностью нагретой зоны и корпусом

Для верхней поверхности , значит для верхней поверхности а_зкв определяется по формуле

Где . Найдем коэффициент конвективного обмена между верхней поверхностью нагретой зоны и корпусом

Найдем коэффициент конвективного обмена между боковой поверхностью нагретой зоны и корпусом

6. Определим тепловую проводимости между нагретой зоной и корпусом

Тепловая проводимость определяется по формуле

Где – коэффициент, учитывающий кондуктивный теплообмен. Он равен

Находим

7. Рассчитываем нагрев нагретой зоны во втором приближении

Значение определяется по формуле

Где - коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха, зависит от производительности вентилятора, принимаем ; – коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока. При нормальном атмосферном давлении принимаем ; , как и в предыдущем этапе расчета.

Найдем нагрев нагретой зоны во втором приближении

8. Определяем ошибку расчета δ

Ошибка расчета определяется по формуле

δ=∣Δt_зо−Δt_з∣/Δt_зо

Найдем ошибку расчета температуры нагрева корпуса блока

δ=|21.04-20|/21.04=0.049

9. Рассчитываем температуру нагретой зоны

Температура нагретой зоны определяется по формуле

Найдем температуру нагретой зоны при температуре окружающей среды 45 [°С]

Этап 3. Расчет перегрева и температуры компонента

Теплоотводящими компонентами являются интегральные микросхемы, транзисторы, резисторы. Для нашего блока рассчитаем температуру поверхности микросхемы стабилизатора напряжения L4940V5.

При расчете необходимо учитывать взаимное расположение компонентов на плате. Необходимо также учитывать положение компонента относительно края ПП и расположение компонентов с одной или двух ее сторон.

Площадь стабилизатора напряжения:

S=16∙9∙10^-6=144∙10^-6 (м²)

Толщина ПП:

D=1.5∙10^-3 (м)

1. Рассчитаем эквивалентные радиусы компонента

1. Определим приведенный коэффициент теплоотдачи

1. Определим перепад температур между компонентом и МММ.

Для облегчения уравнения разобьем его на составляющие a, c, d, e, e₁, в которые запишем следующие выражения:

– коэффициент конвективного теплообмена рассчитываемого и расположенного рядом компонентов соответственно (определяется по графику)

S_{пов.комп} – площадь поверхности компонента; S_{осн.комп} – площадь основания компонента; δ_{комп-пп} – зазор между компонентом и ПП; λ_з – коэффициент теплопроводности материала зазора между компонентом и ПП; k_{комп-пп} – коэффициент учитывающий расположение компонента относительно края ПП (1.14, если компонент дальше, чем 3r_комп.i, иначе = 1); k_расп.1 и k_расп.2 – коэффициенты, учитывающие расположение компонентов (k_расп.1=1, k_расп.2=0 для двухстороннего монтажа, иначе k_расп.1=2, k_расп.2=2.5∙П∙r²комп_.i); n_{комп.т.вл.} – число компонентов, оказывающих тепловое влияние на рассчитываемый компонент; K₀(X) – модифицированные функции Бесселя

Подставляя значения в формулу, получаем Δt_комп=8.4 (̊C).

1. Вычисляем температуру компонента:

t_комп= t_о.с + Δt^∙_{к-о.с +} Δt^∙_{заз.корп-ммм} + Δt_{комп =} 45 + 12.45 + 21.04 + 8.4 = 86.9(̊C).

Максимальная температура температура компонента = 125(̊C).

Предложенные условия охлаждения обеспечивают нормальную работу блока и поэтому не требуется корректировка конструктивных параметров или замена системы охлаждения на более эффективную. Принятая система охлаждения – естественный конвективный теплообмен

5. РАСЧЕТ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭА

Программа предназначена для расчета блоков ЭА на воздействие вибрации и ударов.

Исходные данные:

= 0.094 (м) – длина ПП

= 0.1 (м) – ширина ПП

Расчет на действие вибрации

1. Определение частоты собственных колебаний.

Для платы, закрепленной в четырех точках, собственная частота:

Где m = 0.15 (кг) – масса платы с элементами; D – цилиндрическая жесткость и определяется по формуле:

E = 3.02∙10¹⁰ (Н/м²) – модуль упругости ПП (СФ), выбирается по таблице 5; h = 0.0015 (м) – толщина ПП; v = 0.22 – коэффициент Пуассона.

Таблица 5

Поскольку наша ПП нагружена только легкими компонентами монтируемых в отверстия, равномерно распределенными по всей поверхности ПП, массой этих компонентов можно пренебречь и рассчитать спектр ее собственных частот, как для ненагруженной платы.

1. Определим коэффициент динамичности для кинематического возбуждения

– коэффициент расстройки по частоте; – показатель затухания:

Где – это частота внешних колебаний; – собственная частота системы, Λ – логарифмический декремент затухания Λ = (таблица 5).

Коэффициент динамичности рассчитывается во всем диапазоне частот вибрации. По ТЗ f = 10…80 Гц. Возьмем несколько частот для этого интервала.

Таблица 6

1. Определим виброускорение и виброперемещение элементов РЭА.

Для механической системы с одной степенью свободы расчет амплитуд виброускорения и виброперемещения производится по следующим формулам:

Где – виброперемещение основания; – виброускорение основания; – коэффициент динамичности системы амортизации.

Амплитуды виброускорения краев платы:

Таблица 7

Амплитуды виброускорения для различных частот виброперегрузок:

Характеристики

Список файлов курсовой работы