Aк2@aи2»(4¸5,5)10-4, Вт/(см2×град),
где S0 min - меньшее из двух значений площадей вентиляционных отверстий в нижней или верхней части корпуса устройства;
Sпл - площадь дна (крышки) упаковки.
,
(ТПР 3)
где Рпл (Вт) и Sпл (см2).
При рациональном расположении и достаточной площади вентиляционных отверстий (Кп) перегрев воздуха внутри упаковки может быть определен из соотношения:
где Руп - суммарная тепловая мощность рассеивания внутри упаковки (блока, кассеты) - мВт;
Vуп - объем упаковки, см3.
Для бескорпусных транзисторов, установленных на подложке ИС, температура р-n переходов практически равна температуре подложки. Эта температура не должна превосходить предельно допустимую для p-n переходов данного вида в экстремальных условиях эксплуатации (ОС, Uпит). Для маломощных корпусированных кремниевых транзисторов при температуре корпуса, превышающей 35° С, допустимая мощность рассеивания транзистора Рдоп должна быть ниже номинальной мощности Рном, в соответствии с зависимостью, изображенной на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость Рдоп и Рном от температуры корпуса транзистора
Рдоп - максимально допустимая мощность рассеивания транзистора при температуре его корпуса Т°кор С,
Рном - максимально допустимая мощность рассеивания при температуре корпуса 25 ± 10° С (номинальная мощность).
В том случае, если в техническом задании на дипломный проект имеется специальный пункт по расчету теплового режима устройства, должен быть произведен подробный расчет с использованием специальной литературы [4, 5, 10, 11, 12].
Температура, окружающая элементы (узлы) внутри блока (упаковки) аппаратуры, зависит не только от внешней температуры, но и от электрической мощности, рассеиваемой внутри блока. За исключением передающих и усилительных устройств с весьма высоким КПД рассеиваемая мощность внутри упаковки определяется суммарной подводимой мощностью источников питания.
Для приборов с встроенными выпрямительными устройствами (для телевизора, лабораторного генератора и т.п.) рассеиваемая в виде тепла мощность внутри упаковки практически равна мощности, потребляемой из сети переменного тока.
Для приборов и блоков, к которым извне подводятся напряжения постоянного и переменного токов, необходимые для питания каскадов и узлов, рассеиваемая мощность равна сумме подводимых мощностей.
В блоках с промышленным КПД, превышающим hпр>20%, следует учитывать облегчение теплового режима внутри блока в связи с наличием выходной (нетепловой) мощности:
.
У блоков, предназначенных для обработки информации ( приемники, измерительные приборы, логические схемы счетных машин, средства автоматики и т.д.), как правило, КПД близко к нулю. Однако для устройств питания и мощных выходных каскадов передатчиков и усилителей выходная мощность должна учитываться как фактор, облегчающий тепловой режим блока. Так, при одинаковом конструктивном решении в блоке стабилизированного выпрямителя анодного напряжения на лампах рассеивается примерно в два раза больше тепловой энергии, чем в таком же выпрямителе на полупроводниковых, и в пять раз больше, чем в нестабилизированном полупроводниковом выпрямителе.
Для реализации температурных преимуществ, связанных с высоким КПД некоторых устройств, эти устройства целесообразно выносить в отдельные блоки, шкафы и упаковки с целью обеспечения локального теплообмена.
В табл. 4 приведены типичные значения промышленного коэффициента полезного действия для блоков аппаратуры различных видов.
Таким образом, при определении тепловой мощности, рассеиваемой в объеме упаковки (футляра) РЭА, в большинстве случаев нет необходимости определять тепловую энергию, выделяемую отдельными компонентами схемы.
Удобство и возможность эвакуации рассеиваемой внутри упаковки тепловой энергии зависит от удельной мощности, рассеиваемой в единице объема аппаратуры. Эта удельная мощность в каждом конкретном случае определяется видом и плотностью монтажа элементов (узлов) в объеме упаковки. В среднем для ламповой аппаратуры удельная мощность составляет 4¸7 мВт на кубический сантиметр объема упаковки (блока, стойки, шкафа). Для аппаратуры на полупроводниковых функциональных узлах она составляет 0,3–0,6 мВт/см3. Для аппаратуры на микромодулях эта величина возрастает до 1¸2 мВт/см3.