Параметрический эквалайзер (стр. 3 из 5)
Таблица 5
| Условия эксплуатации аппаратуры | Вибрация | Ударные нагрузки | Суммарное воздействие |
| Лабораторные | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Стационарные | 1,04 | 1,03 | 1,07 |
| Корабельные | 1,3 | 1,05 | 1,37 |
| Автофургонные | 1,35 | 1,08 | 1,46 |
| Железнодорожные | 1,4 | 1,1 | 1,54 |
| Самолётные | 1,4 | 1,13 | 1,65 |
Коэффициент влияния влажности
Таблица 6
| Температура 0С | Влажность % | Поправочный коэффициент a2 |
| 20-40 | 6-70 | 1,0 |
| 20-25 | 90-98 | 2,0 |
| 30-40 | 90-98 | 2,5 |
Коэффициент влияния атмосферного давления
Таблица 7
| Давление кПа | Поправочный коэффициент a3 | Давление кПа | Поправочный коэффициент |
| 0,1-1,3 | 1,45 | 32,0-42,0 | 1,2 |
| 1,3-2,4 | 1,40 | 42,0-50,0 | 1,16 |
| 2,4-4,4 | 1,36 | 50,0-65,0 | 1,14 |
| 4,4-12,0 | 1,35 | 65,0-80,0 | 1,1 |
| 12,0-24,0 | 1,3 | 80,0-100,0 | 1,0 |
| 24,0-32,0 | 1,25 |
Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тср.
Для этого суммируют все значения колонки 12, получая Slс. Тогда Тср= 1/Slс(час)
Следует помнить, что Slс – число, умноженное на 10-6 , т.е. при делении 10-6 перейдёт в числитель. Например, Slс = 7.066*10-6 , тогда
Slс = 7.066*10-6час
Тср = 1/7.066*10-6 = 106 /7.066=14.1 *103 час
Если надёжность ниже средней следует:
Применить более современные и улучшенные элементы (это, как правило, повысит цену изделия)
Уменьшить нагрузки (Это может увеличит габариты схемы)
Применить резервирование.
Следует помнить, что расчёт надёжности на этапе проектирования повысит ориентировочный характер.
2.2 Расчет теплового сопротивления корпуса ИС
При исследовании тепловых режимов некоторых конструкций возникает задача определения теплового сопротивления от интегральной схемы к корпусу блока. Определим тепловое сопротивление при передаче тепловой энергии от корпуса ИС к блоку по твердым частям конструкции. Элементы конструкции, по которым передается тепло: зазор между корпусом ИС и теплопроводящей шиной заполнен теплопроводящим материалом; от шины тепло передается через тепловые контакты на каркас субблока и от каркаса субблока к стенке блока.
Полное тепловое сопротивление Rполн. = R3+Rш1 +R ш2 +R ст + RK где
R3 - тепловое сопротивление зазора
Rm - тепловые сопротивления между шиной и сторонами каркаса
RK - тепловые сопротивления контакта шина - каркас субблока
R ст - тепловое сопротивление стенки каркаса
Рассчитать тепловое сопротивление от корпуса ИС
Исходные данные
1. Площадь основания корпуса SK (м2) (мм2= 10-6м2)
SK (м2)=16*8*10-6 мм2
2. Толщина зазора между корпусом ИС и шиной h3 (м)
h3 = 0.5 *10-2
3. Коэффициент теплопроводности материала , заполняющего зазор
Л3 (Вт\мК)
4. Материал зазора (Воздух)
5. Размер шины : ширина - bШ. (м), Высота - h Ш., (м)
bШ. = 0.03 м, h Ш = 0.3 *10-3
6. Расстояние от ИС от стенок каркаса l1 - (м) и l2 - (м)
l1=0,02 м , l2=0,05 м
7. Материал шины (медь)
8. Коэффициент теплопроводности шины Л ш (Вт\мК)
9. Удельная тепловая проводимость контакта шина - каркас
ак1 = ак2 (Вт\м2К) медь-сталь
10 Длина стенки каркаса 1 к(м) =0.2м
Толщина стенки каркаса hK (м) =1.6*10-2 (м)
Ширина стенки каркаса b K (м) = 7*10-2 (м)
11Материал каркаса и его коэффициент теплопроводности Л к (Вт\мК) (сталь)
Расчет
1. Определяем тепловое сопротивление зазора R3=h3\( Л3 *SK) (3.2.1)
R3=0.05*10-2\(2.76*10-216*8*10-6 )=1400
Где h3 - толщина зазора ( в м)
Л3 - коэффициент теплопроводности материала зазора
S к - площадь основания корпуса
Л3берем из таблицы 1
Таблица 1
| Материал | Коэффициент Теплопроводности (Вт\мК) | Материал | Коэффициент Теплопровод ности (Вт\мК) |
| Серебро | 390-410 | Текстолит, стеклотекстолит | 0,231-0.385 |
| |Алюминий | 196 | Стекло | 0,74 |
| [Дюралюминий | 160-180 | Фарфор: | 0,854 |
| Бронза | 64 | Керамика | 7.0 |
| Латунь | 85,8 | Ситалл ' | 1,5 |
| Медь | 400 | Поликор | 30,0 |
| Сталь | 45,5 | Картон плотный | 0,230 |
| Резина | 0,15 | Пенопласт | 0,58 |
| Эбонит, гетинакс | 0,156-0,175 | Воздух | 2,76 *10"2 |
| Слюда | 0,583 | Вода | 0,635 |
| Полихлорвиниловая пластмасса | 0,443 |
2. Найдем площадь поперечного сечения теплопроводящей тины
Sш= bШ* h Ш (3.2.2)
Sш=0.03* 0.3 *10-3=0.009*10-3
3.Определим тепловые сопротивления между шиной и сторонами каркаса Rш1 = l1/( ЛШ * Sк) (3.2.3)
Rш1 = 0,02 /(10*104 *16*8*10-6 ) =0.0016 Rш2 = l2/( ЛШ * Sк) (3.2.4)
Rш2=0,05/(10*104 *16*8*10-6 ) =0.0040
4. Определим тепловое сопротивление контакта шины с каркасом Площадь контакта Sк = bШ* hK (3.2.5)
Sк = 0.03* 1.6*10-2=0.048*10-2=0.00048
где bШ - ширина шины
hK - толщина стенки корпуса
RK=l / ( аK1*SK1) (3.2.6)
RK=l / (1,2 * 104 * 0.048* 10-2 )=5.78
аK1 находим из таблицы 2.
| материал | Коэффициент теплопередачи < аK1*104Вт/мК | материал ! | Коэффициент теплопередачи аK1*104Вт/мК |
| Медь-алюминий | 12 | Сталь- дюраль | 8,4*103 |
| Медь -медь | 10 | Сталь- сталь | 1,5*103 |
| [Медь-дюраль | 4,0 | Металл-краска-металл | 500,0 |
| |Медь- сталь | 1,2 | Металл -стекло | (0,6-2,3)*104 |
| Медь -латунь | 5,5 | Сталь-сталь(резьба) | 1,7*103 |
5 .Находим тепловое сопротивление стенки каркаса
Rст= bK/( ЛK*bK*lK) (3.2.7)
Rст= 7*10-2 / ( 45,5 * 7*10-2 *0.02)=0.11
Где bK - ширина корпуса
6. Находим тепловое сопротивление контакта
RK = 1/( аK2* S K2), (3.2.8)
RK =1/( 1,2 * 104 *0.032*10-2)= 0.260
S K2 = hK * 1к (3.2.9)
S K2 =1.6*10-2*0,02=0.032*10-2
Где 1 к - длина стенки корпуса
7. Полное тепловое сопротивление
Rполн. = R3+Rш1 +R ш2 +R ст + RK (3.2.10)
Rполн. =1400+0.0016+0.0048+0.11+5.78=1405.9
Если тепловое сопротивление незначительно, то введение теплоотводящей шины оправдано.
3. Конструкторская часть.
3.1. Обоснование выбора элементов.
3.1.1. Обоснование выбора резисторов
| Тип | Iп , (мА) | Umax, (В) | R, (Ом) | Т, (°С) |
| МЛТ-0.125 | 0.125 | 200 | 8.2…1.1*10 | -60…+70 |
| СП3-33-23 | 0.5 | 350 | 8.2…5.1*10 | -60...+70 |
Все резисторы выбираются по требуемому номинальному значению и мощности. Иногда в особо точных схемах учитывается допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления. Допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления зависит от типа резистора: композиционный, проволочный, угольный. Выбирая резисторы по мощности, определяется мощность рассеяния на каждом резисторе отдельно по формуле P=U
I, P=U2/R, P=I2 
R, выведенные из закона Ома. Полученная величина увеличивается в двое. Исходя из полученых значений выбирают резисторы эталонных мощностей: 0,125, 0,25, 0,5 ,1, 2 ,5, 10Вт и т.д. 3.1.2. Обоснование выбора диодов.
| Тип | Iп , (мА) | U0, (В) | I0, (мкА) | Р, (мВт) | F, (кГц) | Т, (°С) |
| КД 521 А | 100 (2А) | 300 | 50 | - | - | -60...+100 |
Я выбрал диод КД 521 А, потому что он обладает лучшими и более выгодными параметрами. Здесь, качество диода зависит от прямого тока и обратного напряжения и чем выше эти параметры, тем лучше элемент, поэтому, согласно таблице, диод КД 521 А более всего подходит для моей схемы.
3.1.3. Обоснование выбора микросхем.
| Тип микросхем | Uном (В) | Uвых (В) | Iн, (А) | Iвых, (А) | Р, (Вт) | Т, (°С) |
| TL 074 | 3…10 | 0,1 | 0,1 | 0,5 | 0,5 | -10…+70 |
| TL 084 | 3…15 | 0.8 | 0.1 | 0.5 | 0,5 | -10…+80 |
| КР 1158ЕН12В | 24 | 22,5 | 0,5 | 22,5 | 1 | -10…+70 |
Я выбрал микросхемы TL 074, TL 084, КР 1158ЕН12В потому что их параметры меня устраивают.