Расчет теплового режима

В большей части РЭС лишь несколько процентов подводимой мощности расходуется на полезное преобразование сигнала, остальная часть выделяется в виде тепловой энергии. Температурный режим ограничивает степень уменьшения размеров РЭС, приходится предусматривать охлаждение, что приводит к увеличению веса и габаритов и стоимости.

Перенос тепловой энергии из одной части РЭС в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Температурное состояние, то есть пространственно-временное изменение температуры, называют тепловым режимом РЭА.

Перенос тепловой энергии осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим РЭС.

Относительно точный расчет теплоотдачи возможен только для тел простой геометрической формы, п.э. расчет теплоотвода в РЭС носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

Комплекс мероприятия, направленных на снижение температуры, сложен и требует значительных материальных затрат, поэтому в процессе разработки РЭС необходимо уделять внимание экономически обоснованному решению задачи теплоотвода. По соображениям экономичности, прежде всего, нужно стремиться к созданию естественной конвекции, принимая меры по интенсификации передачи тепла другими способами (излучением и теплопроводностью).

От наружных поверхностей РЭС при нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении около 80% тепла отводится за счет конвекции, приблизительно 10% излучением и 10% за счет теплопроводности.

Улучшить передачу тепла от теплонагруженных к более холодным и теплоемким элементам можно за счет снижения тепловых сопротивлений. Малые тепловые сопротивления от корпуса ко всем элементам конструкции способствуют выравниванию температуры. В некоторых случаях передача кондукцией является единственно возможной (например, в герметичных блоках). Большое значение имеют тепловые контакты в соединительных узлах мощных транзисторов с радиаторами. Бели между металлическими поверхностями находится изоляционная прокладка, лак, краска, то тепловое сопротивление увеличивается в сотни раз. Наиболее подходящими металлами, обеспечивающими малое контактное тепловое сопротивление, являются медь и алюминий.

Задача расчета

Из анализа теплового режима блока и максимально допустимой температуры эксплуатации ЭРЭ выявлено, что наиболее теплонагруженными элементами является микросхема ТDA 15-52Q, для которой необходим теплоотвод - радиатор. Для определения габаритов и конструкции радиатора проведем тепловой расчет.

Исходные данные

. Мощность рассеивания м/с: Р0= 4 Вт

2. Средне интегральная температура корпуса м/с: tок = 70С

3. Температура окружающей среды: tс = 20 ± 5С

4. Охлаждение: естественная конвекция

5. Габаритные размеры микросхемы: Dмс = 0,013 м; Емс = 0,02 м

6. Материал радиатора - алюминий марки АМцМ ГОСТ 21631-76

7. Теплопроводность материала = 180 Вт/м*˚С

Расчет

Принимаем радиатор, состоящий из основания с размерами:

D1 = 0,015м, D2 = 0,05м, h = 0,0125м

Е1 = 0,05м, Е2 = 0,035м, b = 0,003м, = 0,0015м, n = 28

и крышки с размерами:

D = 0,039м, h = 0,0135м

Е1 = 0,05м, Е2 = 0,03м, b = 0,003м, = 0,0015м, n = 18

Интересное из раздела

Проект макета на основе PIC контроллера
Сегодняшний день развития вычислительной техники характеризуется бурным развитием сетевых технологий. При этом, основной упор делается на технологии, позволяющи ...

Построение телефонной сети малого предприятия на программной АТС Asterisc
В настоящее время телекоммуникационные технологии находятся на столь высоком уровне развития, что внедряются абсолютно в любые устройства, начи ...

Исследование и расчет двухполюсников и четырехполюсников
В соответствии с заданием сопротивления ДП, входящих в исследуемый ЧП, имеют следующий вид, Ом: Z1(p) = , (1.1) Z2(p) = , ...