9.3. Выбор способа охлаждения модуля управления летательным аппаратом
Для выбора способа охлаждения сперва необходимо определить плотность теплового потока по формуле
где: S – площадь платы;
P – суммарная рассеиваемая элементами мощность.
Суммарная рассеиваемая мощность определяется как сумма рассеиваемых мощностей всех элементов:
Следовательно,
Наименее теплостойким элементом из используемых является микроконтроллер. Допустимая температура его корпуса составляет 80°С. Исходя из этого, можно посчитать величину допустимого перегрева элементов. Она составляет ΔT=Tдоп-Tc,
где Tc – допустимая рабочая температура среды по ГОСТ РВ 20.39.304-98 Tc=60°C. Следовательно, ΔТ=80-60=20°C.
Рис.1 Номограммы
Из номограммы Рис.1, следует, что функциональная ячейка модуля управления летательным аппаратом требует естественного воздушного охлаждения.
9.4. Выбор компоновочной схемы и несущих конструкций функциональной ячейки микроконтроллерного устройства
Конструкция функциональной ячейки должна соответствовать выбранному типу конструкции блока. В этой связи различают конструкции ФЯ блоков разъемного и книжного типов, имеющие характерные отличительные признаки.
В зависимости от уровня механических воздействий на аппаратуру ФЯ могут быть в рамочном или безрамочном исполнении. Особенности элементной базы позволяют применить в конструкции ФЯ одностороннее или двухсторонне расположение элементов. Несущим элементом конструкции ФЯ на корпусных ИС состоит в определении площади и геометрических размеров печатной платы, проверке возможности размещения радоэлементов на плате, разработке конструкции печатной платы и определении геометрических размеров ячейки.
Для разъемной конструкции, целесообразно использовать при естественной конвекции вариант компоновки показанном на рисунке 2.
Рис. 2. Компоновка
Функциональная ячейка вставляется в утопленные в верхней части блока пазы и крепится двумя винтами, жестко закрепляется за верхний край при помощи крепежной планки, три другие стороны являются опирающимися на заваренные направляющие блока.
9.5. Разработка конструкции функциональной ячейки и блока микроконтроллерного устройства управления силовой нагрузкой.
9.5.1. Расчет площади и выбор типоразмера печатной платы.
Площадь печатной платы необходимую для одностороннего размещения радиоэлементов рассчитывается по формуле
,
Где
i=1, ρs=
2,5 – коэффициент дезинтеграции площади,
- установочная площади i-го
радиоэлемента, k – число
радиоэлементов.
Выберем коэффициент дезинтеграции по площади ρs = 2,5
Тогда площадь платы:
Выбор типоразмера печатной платы определяется условием:
Lx
Ly
Где Lx, Ly – линейные размеры платы.
Выбираем плату с размерами 130мм на 120мм и площадью 15600мм2 по ГОСТ 10317-79 .
9.5.2. Определение класса точности и количества слоев
Максимальное количество трасс платы составляет
где: КВЫВi – количество выводов i-ой ИС;
ni – количество данных ИС.
Оценка максимальной ширины проводника осуществляется по формуле:
Следовательно, для проектирования печатной платы модуля следует выбрать класс точности 1. Согласно ГОСТ 23751-86, для пятого класса минимальная ширина токопроводящей дорожки должна составлять 0,75мм, минимальный зазор между соседними дорожками должен составлять 0,75мм, минимальная ширина металлизированного края отверстия должна быть 0,30мм. ПП с такой точностью наиболее проста в исполнении, надёжна в эксплуатации, что выгодно при любом объёме производства от мелкосерийного до крупносерийного
Ввиду невысокого количества линий и отсутствия необходимости предоставления отдельных слоев линиям питания и заземления, следует изготавливать однослойную печатную плату.
В качестве материала ПП выбран стеклотекстолит, облицованный с двух сторон гальвано стойкой фольгой толщиной 35 мкм, марки СФ-2-18Г-1,5 I кл. ГОСТ 10316-78.