Специализированный источник питания для АТС (стр. 7 из 14)

2. 2. По графику приведенному на рис 4.10 [6], задаемся перегревом температуры корпуса прибора в первом приближении Dt_к=16°С.

3. 3. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней a_пв, боковой a_пб и нижней a_пн поверхностей корпуса прибора

, (3.3)

где e_i – степень черноты i – поверхности корпуса, определяется в зависимости от материала по таблице 4,9 [6]. e_н = e_в = e_б = 0,25 для алюминия.

.

4. 4. Для определяемой температуры t_m=t₀+Dt_k=25+16=41°C , рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса

, (3.4)

где L_опр.i – определяющий размер i-ой поверхности;

b_m – коэффициент объемного расширения для газов b_m=(t_m+273)^-1;

q – ускорение свободного падения 9,8 м/с²;

V_m – кинетическая вязкость газов, определяется из таблицы 4.10 [6] для определяющей температуры t_mV_m=1,6×10⁵ м²/с.

.

5. 5. Определяем число Прандтля Pr, которое определяется из таблицы 4.10 [6], для определяющей температуры Pr = 0,701.

6. 6. Определяем режим движения газа обтекающего каждую поверхность корпуса

(3.5)

. (3.6)

Из полученных результатов в соответствии с данными [6] , делаем заключение, что для прибора имеет место ламинарный режим движения воздуха.

7. 7. Рассчитываем коэффициент теплообмена конвенцией для каждой поверхности корпуса прибора a_ki

Для данного режима

, (3.7)

где l_m – теплопроводность воздуха определяется по таблице 4.10 [6] для определяющей температуры t_m.

l_m=2,68×10^-2 (Вт/мк),

N_i – коэффициент учитывающий ориентацию поверхностей корпуса (0,7 – для нижней поверхности, 1- для боковой, 1,3 – для верхней поверхности).

8. 8.Определим тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой s_к

, (3.8)

где S_н, S_б, S_в – площади нижней, боковой и верхней поверхностей соответственно.

S_н= S_в=L₁L₂=0,48×0,28=0,1344 (3.9)

S_б=2L₃(L₁+L₂)=2×0,3(0,48+0,28)=0,456 (3.10)

s_к=(2,64+2,3)×0,1344+(3,7+2,3)×0,456+(2,64+2,3)×0,1344=0,572

9. 9. Рассчитаем перегрев корпуса во втором приближении Dt_ко.

, (3.11)

где k_нi – коэффициент, учитывающий атмосферное давление k_н1=1;

k_кп – коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации k_п, определяется по графику 4.11.

, (3.12)

где S_п – площадь перфорации отверстий S_п=20×10^-3 м².

k_п=0,086 , k_кп=0,94

.

10.10.Определяем ошибку расчета:

11.11.Рассчитываем температуру корпуса, °С;

(3.13)

Этап 2. Определение среднеповерхстной температуры нагретой зоны.

1. 1. Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны q₃.

, (3.14)

где l₁, l₂, l₃ – длина, ширина и высота нагретой зоны.

2. 2. Из графика [6] находим в первом приближении перегрев нагретой зоны относительно окружающей среды Dt₃ = 8.

3. 3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижней a_элн, верхней a_элв и боковыми a_элб поверхностями нагретой зоны и корпуса.

, (3.15)

где e_mi – приведенная степень черноты i–ой поверхности нагретой зоны и корпуса

, (3.16)

где e_зi и S_зi – приведенная степень черноты i-ой поверхности нагретой зоны

,

,

,

,

,

.

4. 4. Для определяющей температуры t_m=(t_к+t₀+Dt_з)/2=(38,96+25+8)/2=35,48 и определяющего размера i-ой поверхности находим числа Грасгофа и Грандтля:

,

,

Pr=0,701

5. 5. Рассчитываем коэффициенты конвенционного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности.

Для нижней поверхности

(3.17)

Для верхней поверхности Gr=2,906×10⁶, поэтому a_з.к.в определяем по формуле

(3.18)

Для боковой поверхности Gr_бPr=3,415×10⁶×0,701=2,394×10⁶ , a_з.к.б определяется по формуле:

(3.19)

6. 6. Определяем теплопроводность между нагретой зоной и корпусом

(3.20)

7. 7. Рассчитываем нагрев нагретой зоны во втором приближении

(3.21)

8. 8. Определяем ошибку расчета

(3.22)

Так как погрешность нагретой зоны составляет менее 0,1, то расчет выполнен правильно, поэтому после определения температуры нагретой зоны t_з=t₀ +Dt_з0=8,32 можно перейти к расчету поверхности элементов.

Этап 3. Расчет температуры поверхности элемента

1. 1. Определяем эквивалентный коэффициент теплопроводности. Т.к. теплопроводные шины отсутствуют, то

, где l_n – теплопроводность материала основания печатной платы, для стеклотекстолита l_n=0,3.

2. 2. Определяем эквивалентный радиус микросхемы (м).

(3.23)

где S_осн –площадь основания микросхемы.

По ГОСТ 17467-79 корпус микросхемы имеет размеры (19,2´7,3´5) мм, тогда S_осн=1,4×10^-4 м².

3. 3. Определим площадь поверхности микросхемы

S_ис=0,0192×0,0073×2+0,0073×0,005×2+0,0192×0,005×2=5,45×10^-4 м².

4. 4. Рассчитаем коэффициент распределения теплового потока

, (3.24)