Разработка конструкции и технологии микроэлектронного варианта формирователя опорной частоты 10 МГц (стр. 5 из 5)

По номограммам на рис.12 находим конвективный коэффициент теплопередачи

и коэффициент теплопередачи излучением от корпуса к среде

Вычислим суммарную тепловую проводимость между корпусом и средой в первом приближении:

Расчетное значение перегрева корпуса:

°С

Будем считать расчёт законченным, если выполнится условие

. В первом приближении значит повторяем расчёт, приняв за .

Определяем среднее значение температуры во втором приближении

°С

По номограммам находим конвективный коэффициент теплопередачи

и коэффициент теплопередачи излучением от корпуса к среде

Вычислим суммарную тепловую проводимость во втором приближении

Перегрева корпуса во втором приближении

Во втором приближении

значит повторяем расчёт, приняв за .

Определяем среднее значение температуры в третьем приближении

°С

По номограммам находим конвективный коэффициент теплопередачи

и коэффициент теплопередачи излучением от корпуса к среде

Вычислим суммарную тепловую проводимость в третьем приближении

Перегрева корпуса в третьем приближении

Во третьем приближении

значит считаем что перегрев корпуса .

Следовательно, среднеповерхностная температура корпуса микроблока:

°С

Определяем поверхность нагретой зоны:

0,060x0,048x0,0025 0,13х0,056x0,006м3

.

Рассчитываем средний зазор

между поверхностью нагретой зоны и корпусом:

.

Определяем коэффициент теплопередачи кондукцией через воздушный зазор между нагретой зоной и корпусом.

,

где:

- коэффициент теплопроводности воздуха.

Практика показывает, что коэффициент теплопередачи излучением от нагретой зоны к корпусу мало зависит от размеров нагретой зоны и корпуса и составляет приблизительно

.

Определяем тепловую проводимость технологической пластины

, на которых лежит МСБ. Без учета теплового сопротивления контакта между МСБ и технологической пластины определяется только материалом (сплав ВТ1-0, ) и геометрическими размерами.

,

Определим тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:

.

Рассчитываем среднеповерхностную температуру нагретой зоны:

°С.

Определяем температуру в центре нагретой зоны

. Экспериментально установлено, что для конструкций микроблоков, выполненных на металлических ФЯ, перегрев в центре нагретой зоны не превышает 2…5°С. Поэтому принимаем

°С.

3.3 Оценка требуемой системы охлаждения

Определим тепловой поток

По перечню элементов найдём допустимую рабочую температуру наименее теплостойкого элемента.

Наименее теплостойкий элемент - навесной резистор Р1-8 с

Определим минимальное давление окружающей среды:

По ТЗ понижение давления при ракетной РЭА составляет 2.5КПа, следовательно:

мм рт.ст.

Поверхностная плотность теплового потока:

где: Кн - поправочный коэффициент на давление окружающей среды.

Тогда:

По рисунку 13 определяем систему охлаждения

Для этого найдём допустимый перегрев в конструкции

Охлаждение системы можно обеспечить естественным и принудительным воздушным охлаждением.

4. Оценка надёжности конструкции

Определим электрическую нагрузку навесных компонентов.

Электрическую нагрузку транзистора принимаем равной 0,7.

Электрическую нагрузку резистора определяется отношением номинальной рассеиваемой мощности на навесном резисторе R1 (38.8мВт), к допустимой рассеиваемой мощности (0,63Вт). Т.е.

Электрическую нагрузку навесного конденсатора определяется отношением номинального наихудшего рабочее напряжение, прикладываемое к обкладкам конденсатора C1, -5В, к допустимому рабочему напряжению по ТУ-10 В. Тогда

Электрическую нагрузку плёночного резистора с Кф>1 рассчитана в пункте 1.5.1 и он не превышает 0,2.

Электрическую нагрузку плёночного резистора с Кф<1 рассчитана в пункте 1.5.1 и он равен 1.

По таблице поправочного коэффициента (Л.1 табл. П 10.2) определим поправочный коэффициент а, при максимальной температуре в центре нагретой зоны

приведённой в таблице. Т.к. в таблице не приведена нужная температура, то составим полином Логранжа:

По таблице справочных данных для расчёта надёжности (Л.1 табл. П 10.1) найдём интенсивность отказов элементов РЭС.

Результаты представлены в таблице 3

По таблицам определим поправочные коэффициенты (Л.1 табл. П 10.4, П 10.5, П 10.6) найдем поправочные коэффициенты по условиям эксплуатации составляют самолётного РЭС

, , .

Таблица 3

Наименование элемента	Поправочный коэффициент	Интенсивность отказов	Количество
Навесной конденсатор	2,118	0,15	4
Навесной резистор	1	0,06	6
Пленочный резистор Кф>1	0,689	0,03	2
Пленочный резистор Кф<1	5,631	0,03	4
Транзисторы	1,006	0,5	2
Генератор	1	0,6	1
Пайка навесного монтажа	-	0,03	13
Пайка печатного монтажа	-	0,01	6

Найдём надежность по внезапным отказам при заданном по ТЗ времени непрерывной работы (1000 часов):

.

Найдем среднее время наработки на отказ:

Вероятность безотказной работы за 1000 ч:

т.е. откажет 18 МСБ из 1000.

Литература

1. Основы конструирования и технологии РЭС: Учебное пособие для курсового проектирования / Авт.: В.Ф. Борисов, А.А. Мухин, В.В. Чермошенский и др. – М.: Изд-во МАИ, 2000.

3. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. Г.Я. Гуськов, Г.А. Блинов, А.А. Газаров.

4. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Конструирование и технология производства РЭА».В.С.Лукин, В.В. Чермошенский, Т.Л. Воробьёва. МАИ, 1981.

5. Сайты радиоэлектронных компонентов: www.chipdip.ru, www.bmgplus.ru, www.chipfind.ru

Приложение