Коэффициент конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности

для нижней поверхности

(16)

для верхней поверхности

для боковой поверхности

Тепловая проводимость между нагретой зоной и корпусом

(17)

Где - коэффициент, учитывающий кондуктивный теплообмен;

(18)

- удельная тепловая проводимость от модулей к корпусу бло­ка, зависит от усилия прижима ячеек к корпусу, при отсутствии прижима =240 Вт/(м²К);

—площадь контакта рамки модуля с корпусом блока.

Нагрев нагретой зоны во втором приближении

(19)

где — коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха, зависит от производительности вентилятора С_в; — коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока.

Рис. 7.3.5 Зависимость коэффициента Рис. 7.3.6 Зависимость коэффциента K_Н2 от давления

К_w от кратности обмена воздуха в блоке воздуха внутри блока

Определяем ошибку расчета:

(20)

Если < 0,1 то расчет окончен. при следует повторить расчет для скорректированного значения

Температура нагретой зоны

(21)

Расчет температуры поверхности элемента

Для определения температуры корпуса элемента, установ­ленного в модуле 1-го уровня, операции выполняют в следующей последовательности:

Эквивалентный коэффициент теплопроводности модуля

При отсутствии теплопроводных шин , где - теплопроводность материала основания платы.

При наличии теплопроводных шин

(22)

где:

- теплопроводность материала теплопроводной шины

- объем ПП с учетом объема теплопроводных шин

- объ­ем теплопроводных шин па ПП

- поверхностный коэффициент заполнения платы модуля теплопроводными шинами:

- суммарная площадь, занимаемая теплопроводными шинами на ПП

Перегрев поверхности элемента

(23)

R – эквивалентный радиус корпуса элементов, расчитывается по формуле:

(24)

- площадь основания микросхемы

- коэффициент распространения теплового потока, где (25)

и - коэффициенты теплообмена с 1-й и 2-й сторон ПП, для естественного теплообмена +=17 Вт/(м²К)

- тольщина ПП модуля

и - условные величины, введенные для упрощения формы записи:

при одностороннем расположении корпусов микросхем на ПП = Вт/К, =2

при двухстороннем расположении корпусов =0, = 1

- эмпирический ко­эффициент: для корпусов микро­схем, центр которых отстоит от торцов ПП на расстоянии менее 3R, =1,14, иначе =1

- коэффициент теплротдачи от корпусов микросхем определяется по графику рис. 9

и - модифицированные функции Бесселя

N- число i-х корпусов микросхем, расположенных вокруг корпуса расчитываемого элемента на расстоянии не более 10/m, т.е.

Рис. 7.3.6 Зависимость коэффициента теплоотдачи от площади поверхности корпуса микросхемы

- среднеобъемный перегрев воздуха в блоке

мощность, рассеиваемая i-й микросхемой

- суммарная площадь поверхности i-й микросхемы

- зазор между микросхемой и ПП

- коэффициент теплопроводности материала, за­полняющего этот зазор.

Температура поверхности корпуса элемента

(26)

Дискретный ЭРЭ можно считать аналогично микросхеме локаль­ным источником теплоты на пластине, и методика определения температуры поверхности его корпуса будет аналогична. Необхо­димо лишь ввести соответствующие значения геометрических параметров в (24) – (25).

По результатам расчётов видно, что конструкция устройства, топология ПП и выбранные компоненты сохраняют устойчивость к вышеописанным внешним воздействия.