Расчет теплового режима

Расчет теплового режима прибора проводится коэффициентным методом. При этом реальная конструкция заменяется тепловой моделью при условии равенства их объемов (V_{КОНСТР .}= V_МОД.). Модель в плане имеет форму квадрата с площадью, равной площади конструкции. Поэтому высота модели равна высоте конструкции Н. Часть объема модели, где сосредоточены тепловыделяющие элементы, называется нагретой зоной (НЗ). В зависимости от ориентации печатных плат НЗ может быть горизонтальной или вертикальной.

Для расчета теплового режима определяют следующие параметры модели.

Приведенная длина модели L_ПР:

L_ПР = (39)

где L и В – длина и глубина корпуса прибора.

L_ПР =

Коэффициент заполнения k_з :

k_з = V_Д/V_К, (40)

где V_Д и V_К – соответственно объем всех деталей и объем корпуса прибора.

V_Д= (41)

V_Д =0,00017 м²,

V_К=L×B×H. (42)

где Н – высота корпуса прибора.

V_К=0.2×0.12×0.015=0,00036 м²,

k_з =0.00017/0.00036=0.47.

Высота нагретой зоны h_НЗ:

h_НЗ= k_з×Н, (43)

h_НЗ =0.47×0.015=0.007.

Высота свободной части h₁:

h₁= (H-h_З)/2, (44)

h₁ = (0.015-0.007)/2=0.004.

Габаритный фактор k_Г:

k_Г= h₁/ L_ПР,(45)

k_Г= 0.004/0.15=0.026.

Площадь корпуса S_К:

S_К=2×(L×H+L×B+B×H),(46)

S_К =2×(0.2×0.015+0.2×0.12+0.12×0.015)=0.0288 м².

Площадь нагретой зоны S_НЗ:

S_НЗ=2× L_ПР ×(L_ПР +2 h_НЗ), (47)

S_НЗ =2× 0.15 ×(0.15 +2×0.007)=0.049.

Удельная мощность рассеивания для корпуса Р_УД.К:

Р_УД.К=Р_РАС / S_К (48)

где Р_РАС – мощность рассеивания прибора.

Р_УД.К= 0,1/0.0288=3,47

Удельная мощность рассеивания для нагретой зоны Р_УД.НЗ:

Р_УД.НЗ =Р_РАС / S_НЗ,(49)

Р_УД.НЗ =0,1/0.049=2,04.

Среднеповерхностная температура корпуса t_k, ^оС, определяется по формуле:

t_k= t_k+t_ос, (50)

где t_k – перегрев корпуса, ^оС;

t_ос - температура окружающей среды, ^оС.

Перегрев корпуса t_k, ^оС, рассчитывается по формуле:

t_k= t_kб×k_s×k_t×k _n×k_H, (51)

где t_kб – базовый перегрев корпуса типовой конструкции при нормальных условиях, ^оС;

k_s, k_t, k_εи, k_H – коэффициенты, учитывающие отличие данной конструкции от типовой.

t_k =10×0.9×1.1×1×1=9,9,

t_k =9,9+20=29,9.

Среднеповерхностная температура нагретой зоны t_з, ^оС, вычисляется по формуле:

t_з= t_з+ t_k, (52)

где t_з – перегрев нагретой зоны относительно корпуса, ^оС, определяется из выражения

t_з= t_зб×k_l×k_з×k_h×k_г×k _n×k_tк×k_Н (53)

где t_зб – базовый перегрев нагретой зоны типовой конструкции при нормальных условиях, ^оС;

k_l, k_з, k_h, k_г, k _n, k_tк, k_Н - коэффициенты, учитывающие отличие данной конструкции от типовой.

t_з =14×0.92×0.95×1.08×1.5×1×0.91×1.2=24.89,

t_з =24.89+29,9=54,79.

Полученный температурный режим работы допустим для всех электронных элементов конструкции, поэтому нет необходимости допустимых по снижению температуры в данной конструкции.