7.2 Расчет теплового режима

Расчет теплового режима произведем в следующей последовательности:

1. Рассчитаем поверхность корпуса блока:

S_K=2[L₁*L₂+ (L₁+L₂)*L₃]= 2[0,4*0,2+0,1 (0,4+0,2)]=0,28 м²,

где L₁ = 0,40 - длина корпуса блока, м;

L2 = 0,20 -ширина корпуса, м;

L₃ =0,10 - высота корпуса, м.

2. Определяем условную поверхность нагретой зоны:

S₃=2[L1*L2+ (L₁+L₂)*L₃*K₃]= 2[0,4*0,2+ (0,4+0,2)*0,1*0,7]=0,244 м²,

где Кз - коэффициент заполнения корпуса блока питания по объему Кз=0,7;

3. Определяем удельную мощность корпуса:

q_K=p/S_K=100/0,28=357 Вт/м²,

где p - мощность, рассеиваемая в блоке;

4. Определяем удельную мощность нагретой зоны

q₃=p/S₃=100/0,244=410 Вт/м².

5. Находим коэффициент θ₁ в зависимости от удельной мощности корпуса:

θ₁=0,1472q_K-0,2962xl0^-3q_K²+0,312710^-6q_K³= 29,03.

7. Находим коэффициент K_H1 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

θ₂ =0,1390q_K-0,1223x I 0^-3 q₃²+0,0698х I 0^-6 q₃³=41,24.

7. Находим коэффициент K_H1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока H₁=1,013:

8. Находим коэффициент К_H2 в зависимости от давления среды внутри корпуса:

где Н₂=1,1*10 ^-5 - давление среды внутри корпуса.

9. Определяем перегрев корпуса блока питания:

10. Рассчитываем перегрев нагретой зоны:

11. Определяем средний перегрев воздуха в блоке:

12. Определяем температуру корпуса блока:

где Тс - температура окружающей среды, °С;

13. Определяем температуру воздуха блока:

Т_B= _B+Т_C=35+20=55 °С.

Сделав анализ полученных результатов, приходим к выводу, что в принудительной вентиляции нет необходимости, однако необходимо предусмотреть отверстия в корпусе для естественной вентиляции. Значение температур в области нагретой зоны не приводят к выходу из строя элементов.

8.Анализ технологичности конструкции

Для первого класса точности ширина печатного проводника t_П=O,5 мм, расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка S=0,5 мм, сопрягающие размеры контура печатной платы должны иметь предельное отклонение по 14 квалитету ГОСТ 25347-82, толщина печатной платы (ПП) 1,5 мм, диаметр монтажных и переходных отверстий должен соответствовать

ГОСТ 10317-79. Предпочтительные размеры отверстий выберем из ряда 0,7; 0,8: 0,9; 1,1; 1,3; 1,5; 1,8; 2,0 мм, а переходных отверстий из ряда 0,7; 0,9; 1,1 мм.

Произведем расчет параметров ПП:

1. Номинальное значение диаметра отверстия:

d=d_Э+r+d_H,

где d_Э – диаметр вывода элемента;

d_H – нижнее предельное отклонение диаметра отверстия (d_H=0,1 мм);

r - разница между диаметром отверстия и диаметром вывода элемента (r =0,2 мм).

Необходимо рассчитать два значения величины d, т.к. в устройстве применены элелементы с различным d_Э: d_Э=0,9 - для резисторов, диодов, конденсаторов, транзисторов КТЗ15 и т.д., d_Э =1,1 - для микросхем, транзисторов КТ814 и т.д.:

Из ряда выбираем =1,3мм, =1,5мм.

2. Номинальное значение ширины проводника:

t_НОМ=t+ (t_H)=0,5+0,1=0,6 мм

где t - минимально допустимая ширина проводника (t=0,5 мм).

3. Номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка

S_НОМ= S+t_В=0,5+0,1=0,6 мм

где S - минимальное допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка S=0,5 мм);

t_B – верхнее предельное отклонение ширины проводника (t_B=0,5 мм).

4. Диаметральное значение позиционного допуска на расположение проводника относительно номинального положения X_l⁼0,03 мм.

5. Центры монтажных и переводных отверстий ПП необходимо располагать в соответствии с ГОСТ 10317-79.

6. Диаметральное значение позиционного допуска расположение центров отверстий

относительно номинального положения узла координатной сетки Х_d=О,08 мм.

7. Предельное отклонение значения номинального расстояния между центрами отверстий ПП определяется как полусумма позиционных допусков расположения этих отверстий.

8. Диаметральное значение позиционного допуска Х_Р расположение контактных площадок относительно его номинального положения Х_Р=0,2 мм.

9. Минимальный диаметр контактных площадок:

где В - гарантированный поясок наружного отверстия (слоя), в=0,1 мм.

D' = (1,3 + 0,1)+2*0,1+0,1+=1,94 мм;

D''= (1,5+ 0,1)+ 2*0,1 + 0,1 += 2,14мм.

10. Минимальное расстояние для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками D₁ и D₂:

L=0,5 (D₁+D₂)+t_HOM*n+S_HOM (n+l)+X_L=3,74 мм.

11. Диаметр монтажных отверстий после металлизации:

d_M= d_Э+ (0,14...0,3);

d_M'= 0,9+0,14=1,04мм;

d_M''=1,1+0,14=1,14 мм;

12 Диаметр сверления отверстий под металлизацию:

d_СВ= d_M+ (0,1…0,15);

d_СВ'= 1,04+0,1=1,14мм;

d_СВ''= 1,14+0,1=1,24мм.

При изготовлении печатной платы будет использоваться комбинированный позитивный метод - на медную фольгу диэлектрика наносится рисунок схемы, а не затененные участки фольги стравливаются, затем производится дополнительное химико-гольваническая металлизация монтажных отверстий. Этот метод не требует дополнительных материалов и оборудования, отсутствует возможность срыва монтажных площадок при сверлении.