2.1 Анализ и расчет тепловых характеристик

При проектировании изделий особое внимание уделяется выбору способа охлаждения, что необходимо для бесперебойной работы аппаратуры. Выбор и расчет способа охлаждения производится по стандарту РД 107.4600084.092-89 «Системы обеспечения тепловых режимов радиоэлектронных средств. Метод выбора вида охлаждения».

Исходные данные:

мощность, рассеваемая блоком - Q = 60 Вт;

допустимая температура ЭРЭ - t_доп = 115⁰;

диапазон изменения температуры окружающей среды:

t_o.c.min=-40⁰C, t_o.c.max= 80⁰C.

Расчетная поверхность нагретой зоны

F = S_рад+S_доп+S₁+S₂ ^,

где: S_рад - расчетная площадь радиаторной части корпуса;

S_доп - расчетная площадь поверхностей участвующих в тепловом процессе;

S₁ и S₂ - расчетные площади радиаторных площадок под ПЛИС и ЦСП.

Расчет.

Определяем расчетную площадь поверхности нагретой зоны.

F=304360мм²+94721мм²+2880мм²+1541мм²=403502мм²

F = 0,404

Определяем величину удельной мощности нагретой зоны:

.

Определяем минимальную величину допустимого перегрева нагретой зоны:

Дt = t_доп - t_o.c.max= 115⁰-80⁰= 35⁰С.

При найденных значениях q и Дt производим выбор способа охлаждения по соответствующей зоне на графике 1 (по РД 107.4600084.092-89 черт.7), в которой находится точка с координатами q и Дt. Точка соответствующая вычисленным значениям lg_q= 2,17 и Дt = 35⁰С, находится в зоне естественного воздушного охлаждения. [2]

При выборе естественного воздушного охлаждения требуется тщательная проработка и моделирование тепловых режимов на отдельных элементах модулей. В современных программах при моделировании и расчетах используется метод конечных элементов, который занимает промежуточное значение между расчетными и экспериментальными данными. С помощью программ можно спроектировать и анализировать тепловые процессы внутри блоков и систем, и при этом не требуется изготовление макетов и проведения исследований с применением дорогостоящего метрологического оборудования и измерительных систем. [1]