Романова_1 / курсачи / Курсовик Романова / ПРИМЕР / 13 Тепловой расчет

10. Тепловой расчет.

Конструкция ИМС должна быть такой, чтобы теплота, выделяющаяся при ее функционировании, не приводила в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации к отказам элементов в результате перегрева. К основным тепловыделяющим элементам следует отнести, прежде всего, резисторы, активные элементы и компоненты. Мощности, рассеиваемые конденсаторами и индуктивностями, невелики. Пленочная коммутация ИМС, благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок, способствует отводу теплоты от наиболее нагретых элементов и выравниванию температуры платы ГИС и кристалла полупроводниковой ИМС.

δ_п

δ_к1

Рис. 10.1. Вариант крепления платы на корпус.

Тепловой расчёт резисторов.

Тепловое сопротивление резистора вычислим по формуле (10.1)

R_т= (10.1)

где

_п = 0.03 [Вт/см °С] - коэффициент теплопроводности материала подложки;

δ_п = 0.06 см – толщина платы.

R_T=0.06/0.03=2 см²∙°С/Вт

Рассчитаем температуру пленочных резисторов по формуле

T_R= (10.2)

где

P_R – мощность, выделяемая на резисторе;

S_R – площадь, занимаемая резистором на плате;

P₀ – суммарная мощность, выделяемая всеми компонентами микросхемы;

S_п – площадь платы.

Расчет R9

P_R = 0.43 мВт – мощность выделяемая на резисторе;

S_R = 0.426мм² – площадь занимаемая резистором;

P₀ = 24.82 мВт – мощность выделяемая всеми компонентами платы;

S_n = 80 мм² – площадь платы;

R_T = 2 см²∙°С/Вт – тепловое сопротивление резистора;

Т_окр.ср = 40С – максимальная температура окружающей среды;

T = 125С = максимально допустимая температура пленочных резисторов.

T_R=(0.43∙10^-3∙200)/0.426+(24.82∙10^-3∙200)/80+40=40.26 С<125 С

Следовательно заданный тепловой режим соблюдается.

Температура остальных резисторов рассчитывается аналогично с помощью программы MathCad. Результаты расчётов представлены в Таблице10.1

Таблица. 10.1

Резистор	R8	R9	R10	R11	R12
TR	61	41	82	42	45

Из таблицы видно, что для всех пленочных резисторов заданный тепловой режим соблюдается.

Тепловой расчет для навесного элемента.

Тепловое сопротивление будет вычисляться по формуле:

R_т (10.3)

где

_k = 0.003 [Вт/см °С] - коэффициент теплопроводности клея;

δ_к1 = 0.01 см – толщина клея.

R_т=(0.06/0.03)+(0.01/0.003)=5.33 см²∙°С/Вт

Рассчитаем температуру навесного элемента по формуле:

T_нэ= (10.4)

Расчет транзистор КТ202А, VT14

P_нэ = 2,6 мВт – мощность выделяемая на транзисторе;

S_нэ = 0,49 мм² – площадь занимаемая транзистором;

P₀ = 24.82 мВт – мощность выделяемая всеми компонентами платы;

S_n = 80 мм² – площадь платы;

Т_0С = 40С – максимальная температура окружающей среды;

T = 85С = максимально допустимая температура транзистора.

T_нэ=(2.6∙10^-3∙533)/0.49+(24.82∙10^-3∙533)/80+40=42.99С<85С

Следовательно заданный тепловой режим соблюдается.

Температура остальных транзисторов рассчитывается аналогично с помощью программы MathCad. Результаты расчётов представлены в Таблице10.2

Таблица 10.2

Транзистор	VT13	VT14	VT16	VT17	VT18	VT19	VT20	VT30
Tнэ	43	43	42	43	44	44	43	44

Из таблицы видно, что для всех транзисторов заданный тепловой режим соблюдается. Следовательно и тепловые условия для всей схемы выполняются.