Общая мощность, выделяемая устройством .

Общее количество микросхем .

Исходные данные для расчета

1. Геометрические параметры корпуса .

2. Геометрические параметры платы .

3. Мощность, выделяемая источниками тепла .

4. Средняя мощность одного источника

5. Коэффициент теплопроводности стеклотекстолита основания печатной платы .

6. Давление окружающей среды .

7. Давление воздуха внутри блока .

8. Температура эксплуатации .

Исходными данными для расчета служат значения следующих параметров:

- базовая температура - То = 293 К,

- мощность выделяющаяся в микросхеме - Qэi , Вт -

Qэ1 = 0.005 Qэ2 = 0.005 Qэ3 =0.005 Qэ4 = 0.156 Qэ5 = 0.156

Qэ6 =0.156 Qэ7 =0.156 Qэ8 = 0.156 Qэ9 = 0.019 Qэ10 = 0.019

Qэ11 = 0.05 Qэ12 = 0.05 Qэ13 =0.022 Qэ14 =0.033 Qэ15 =0.033

Qэ16 =0.033 Qэ17 =0.044 Qэ18 =0.044 Qэ19 =0.044 Qэ20 =0.12

Qэ21 =0.125 Qэ22 =0.125 Qэ23 =0.125

- размеры корпуса блока без учета теплоотводящих ребер -

Lкх = 0.12 м, Lкy = 0.14 м, Lкz = 0,02 м,

- общая площадь внешней поверхности блока - Sк = 0.044 м2,

- площадь основания микросхемы - Sэоi , 10-6 м2

Sэ1 =444 Sэ2 =444 Sэ3 =444 Sэ4 =161,25 Sэ5 =161,25

Sэ6 =161,25 Sэ7 =161,25 Sэ8 =161,25 Sэ9 =146,25 Sэ10 =146,25

Sэ11 =161,5 Sэ12 =161,25 Sэ13 =146,25 Sэ14 =146,25 Sэ15=146,25

Sэ16=146,25 Sэ17=146,25 Sэ18=146,25 Sэ19=360 Sэ20= 187,5

Sэ21=187,5 Sэ22=187,5 Sэ23=187,5

- суммарная площадь поверхности микросхемы - Sэi, 10-6 м2

Sэo1 =1784 Sэo2 =1784 Sэo3 = 1784 Sэo4 =612,5 Sэo5 =612,5

Sэo6 =612,5 Sэo7 =612,5 Sэo8 =612,5 Sэo9 =562,5 Sэo10 =562,5

Sэo11 =612,5 Sэo12 =612,5 Sэo13 =562,5 Sэo14 =562,5 Sэo15 =562,5

Sэo16 =562,5 Sэo17 =562,5 Sэo18 =562,5 Sэo19 =1082 Sэo20 =700

Sэo21 =700 Sэo22 =700 Sэo23 =700

- размеры печатной платы - lx = 0.11 м, ly = 0.13 м,

- коэффициент перфорации корпуса блока - Кп = 1,

- толщина печатной платы - dп = 0.0015мм,

- зазор между основанием микросхемы и печатной платой - dз = 0.001 м,

- коэффициент теплопроводности диэлектрического основания платы - стеклотекстолита - l1 = 0.372 Вт/м*К,

- коэффициент теплопроводности материала, заполняющего зазор между микросхемой и печатной платой - воздух - ls = 0.02442 Вт/м*К,

- объем печатной платы - Vп = 10*10-6 м3,

- шаг установки микросхем на печатной плате- tx = 0.025м, ty = 0.017м,

- давление окружающей среды и давление внутри блока - Н1 = Н2 = 0.1 МПа,

- мощность выделяющаяся в блоке - Qб = 1,784 Вт.

Определяют удельную мощность корпуса блока - qк -

qк = Qб / Sк = 44.54 Вт/м2,

Определяют перегрев корпуса блока - Qк -

Qк = Qко * Ккп * Кн1,

где Qко - перегрев корпуса герметичного блока при давлении окружающей среды 0.1 Мпа

Qко = 0.1472 * qк - 0.2962 * 10-3 * qк2 + 0.3127 * 10-6 * qк3,

Ккп -коэффициент учитывающий перфорацию корпуса блока, при Ккп = 1,

Кн1 - коэффициент учитывающий давление окружающей cреды, при H1 = 1 МПа, Кн1 = 1.2,

Получим - Qк = 5.28 К.

Определяют удельную мощность нагретой зоны блока - qз -

Qб

qз = = 0.066 Вт/ м2

2*(Lкх*Lку+(1/Lкх+1/Lку)*lк*lу*lz)

Определяют среднеобъемный перегрев нагретой зоны блока - Qз -

Qз = Qк + ( Qзо - Qко ) * Ккп * Кн2,

где Qзо - среднеобъемный перегрев нагретой зоны блока в герметичном корпусе при давлении воздуха внутри блока 0.1 Мпа,

Qзо = 0.139 * qз - 0.1223 * 10-3 * qз2 + 0.0698 * 10-6 * qз3,

Кн2 - коэффициент учитывающий давление воздуха внутри блока, при Н2 = 0.1 МПа, Кн2 = 1.

Получим - Qз = 2.97 К.

Определяют среднеобемный перегрев воздуха внутри блока - Qв -

Qв = ( Qз + Qк ) / 2 = 4.12 К.

Определяют тепловую проводимость от микросхемы к корпусу блока через воздух внутри блока - бк -

где Ка - коэффициент, учитывающий теплоотдачу от корпуса микросхемы, Вт/м2*К,

Ка = 23.54 / ( 4.317 + lg ( Sэi ) ),

Получим тепловую проводимость для микросхем, Вт*м2-

бк1 =0.01941 бк2 =0.01941 бк3 =0.01941 бк4 =0.00946 бк5 =0.00946

бк6 =0.00937 бк7 =0.00946 бк8 =0.00946 бк9 =0.00903 бк10 =0.00903

бк11=0.00937 бк12=0.00946 бк13=0.00903 бк14 =0.00903 бк15=0.00903

бк16=0.00903 бк17=0.00903 бк18=0.00903 бк19=0.01230 бк20= 0.01019

бк20=0.01019 бк20=0.01019 бк20=0.01019

Определяют параметр - m -

Определяют эквивалентный радиус микросхемы - Ri -

R= Sэ/п

Для каждой микросхемы получим, м -

R1 = 0.01189 R2 = 0.01189 R3 = 0.01189 R4 = 0.00716 R5 = 0.00716

R6 = 0.00725 R7 = 0.00716 R8 = 0.00716 R9 = 0.00682 R10 = 0.00682

R11 = 0.00725 R12 = 0.00716 R13 = 0.00682 R14 = 0.00682 R15 = 0.00682

R16 = 0.00682 R17 = 0.00682 R18 = 0.00682 R19 = 0.01070 R20 = 0.00772

R21 = 0.00772 R22 = 0.00772 R23 = 0.00772

Определяют собственный перегрев корпуса микросхемы - Qэс -

Qэс = К * Qэ / ( a + 1 / ( c + 1 / ( b + d ) ) ) ,

где K - эмпирический коэффициент. Рекомендуется принимать

К = 1.14 для микросхем, центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии меньше 3R, К = 1 для микросхем, центр которых отстоит от торцов на расстоянии больше 3R.

a, b, c, d - обозначения, принятые для упрощенной записи формулы -

a = ( ( Ка - 4 ) * Ö Н2 / 105 + 4 ) * ( Sэ - Sэо ) ,

b = ( 4.5 * Ö Н2 / 105 + 4 ) * p * R*R,

с = dз / ( lз * p * R * R ),

d = 2* p * R * l1 * dп * m * ( К1 (m*R) / К0 (m*R) ),

где К0 (m*R) и К1 (m*R) - модифицированные функции Бесселя второго рода нулевого и первого порядка.

Проведя расчеты, получим для каждой микросхемы - Qэс , К -

Qэс1 = 0.19272 Qэс2 = 0.19272 Qэс3 = 0.19272 Qэс4 = 12.81684 Qэс5 = 12.81684

Qэс6 = 12.84973 Qэс7 = 12.81684 Qэс8 = 12.81684 Qэс9 =1.64644 Qэс10 =1.64644

Qэс11 = 4.11850 Qэс12 = 4.10796 Qэс13 =2.85961 Qэс14 =2.85961 Qэс15 =2.85961

Qэс16 = 38.12818 Qэс17 = 38.12818 Qэс18 = 38.12818 Qэс19 = 6.85716 Qэс20 = 9.40903

Qэс21 = 9.40903 Qэс22 = 9.40903 Qэс23 = 9.40903

Определяют предельный радиус взаимного теплового влияния- Rпр-