4. Оценка теплового режима блоков эа

4.1. Тепловые модели блоков

Модуль ЭА второго уровня и выше, например блок, представ­ляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источ­ников тепла. Точное аналитическое описание температурных полей внутри блока невозможно из-за громоздкости задачи и неточ­ности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при рас­чете теплового режима блоков ЭА используют приближенные методы анализа и расчета.

Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности ЭРЭ, необ­ходимых для оценки надежности.

Расчет стационарного теплового режима блока при естествен­ном конвективном теплообмене. Конструкция ЭА заменяется ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представ­ляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру t_н.з и рассеиваемую тепловую мощность Р_н.з.

На рис. 1 представлены тепловые модели блоков ЭА. За размеры нагретой зоны принимаются размеры шасси l₁ и l₂ и высота l₃, ко­торая определяется по формуле l₃ = _ш + h_з1 + h_з2, где _ш — толщина шасси; h_з1 и h_з2 — части высоты нагретой зоны, расположенные со стороны шасси в 1-м и 2-м отсеках, на которые шасси делит блок РЭА.

Большая часть ЭА имеет блоки разъемной, кассетной или книжной конструкции с плотной компоновкой.

Тепловая модель блока РЭА плотной компоновки приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Тепловая модель блока ЭА Рис. 4.2. Зависимость перегрева корпуса

плотнои компоновки: 1— корпус; 2 —нагретая зона; блока от удельной поверхностной мощности

3 —модуль 1-го уровня; 4 — радиоэлемент

(микросборка, микросхема, ЭРЭ)

4.2. Методика расчета теплового режима эа

Расчет теплового режима блока можно условно разделить на три этапа:

1) определение температуры корпуса t_k, ;

2) определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны t_нз;

3) определение температуры поверхности радиоэлемента (микросхемы, ЭРЭ).

Для выполнения первых двух этапов расчета теплового режима необходимы следующие исходные данные:

- размеры корпуса— ширина L₁, глубина L₂, высота L₃ ;

- размеры нагретой зоны l₁ x l₂ x l₃ ;

- мощ­ность, рассеиваемая блоком Р₀;

- базо­вая температура t_o, т. е. температура окружающей среды;

Этап 1. Определение температуры корпуса

1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока q _к:

,

где — площадь внешней поверхности корпуса блока, .

2. По графику на рис. 4.2 задаемся перегревом корпуса блока в первом приближении .

3. Рассчитываем температуру корпуса блока

Этап 2. Определение температуры нагретой зоны

1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока q _нз:

где S_нз — площадь внешней поверхности нагретой зоны блока, .

2. По графику на рис. 4.2 задаемся перегревом нагретой зоны блока в первом приближении .

3. Рассчитываем температуру нагретой зоны блока

Таким образом, электрорадиоэлементы блока будут находиться при температуре нагретой зоны. Если данная температура превышает предельно допустимую температуру критического электрорадиоэлемента, то необходимо проводить дополнительные мероприятия по обеспечению теплового режима блока.