3.5 Расчет элементов печатного монтажа

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий ( ):

мм, (3.2)

где диаметр вывода элемента.

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 0,7 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 1,3 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм;

мм, принимаем равным 1,1 мм.

Наименьший номинальный диаметр контактной площадки ( ):

, (3.3)

где верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, равное 0,05 мм;

верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, равное 0,15 мм;

значение позиционного допуска расположения центра отверстия относительно узла координатной сетки, равное 0,15 мм;

значение позиционного допуска расположения контактной площадки относительно номинального положения, равное 0,25 мм;

нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, равное 0,1 мм.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Наименьшее номинальное расстояние для прокладки n-го количества проводников ( ):

, (3.4)

где диаметры контактных площадок;

количество проводников;

значение допуска печатного проводника, равное 0,1.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Проводники на всем их протяжении должны иметь заданную ширину. Если один или несколько проводников проходят через узкое место, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длина участка, на котором уменьшена ширина, должна быть минимальной.

Если проводник проходит в узком месте между двумя отверстиями, то нужно прокладывать его так, чтобы он был перпендикулярен линии, соединяющей центры отверстий. При этом можно обеспечить максимальную ширину проводников и максимальное расстояние между ними.

Принимаем равным ширину проводника для узкого места 0,25 мм, для свободного – 0,45 мм.

3.6 Расчет теплового режима блока и выбор способа охлаждения

В связи с широким использованием в РЭА транзисторов, тиристоров, микросхем одной из наиболее сложных задач на этапе конструирования является проблема отвода тепла.

Для теплоотвода могут быть применены следующие методы:

– естественное охлаждение (воздушное, жидкостное);

– принудительное воздушное охлаждение;

– принудительное жидкостное;

– охлаждение, основанное на изменении агрегатного состояния вещества;

– термоэлектрическое охлаждение.

Выполним расчет теплового режима проектируемого устройства для наиболее теплонагруженного элемента транзистора ВD907 [16, c. 61].

Поверхность корпуса блока ( ):

м², (3.5)

где размеры корпуса блока, м.

Угловая поверхность нагретой зоны ( ):

м², (3.6)

где коэффициент заполнения блока, принимаем равным 0,5.

Удельная мощность корпуса ( ):

Вт/м², (3.7)

где P – мощность, рассеиваемая в блоке.

Удельная мощность нагретой зоны ( ):

Вт/м², (3.8)

Коэффициент ( ), зависящий от удельной мощности корпуса блока, определяется по формуле

С. (3.9)

Коэффициент ( ), зависящий от удельной мощности нагретой зоны, определяется по формуле

С. (3.10)

Коэффициент ( ) в зависимости от давления среды вне корпуса блока:

, (3.11)

где давление вне корпуса, Па.

Коэффициент ( ) в зависимости от давления внутри корпуса блока:

, (3.12)

где давление внутри корпуса, Па.

Суммарную площадь перфорированных отверстий ( ):

м², (3.13)

где площадь i-го перфорационного отверстия;

– количество отверстий.

Коэффициент перфорации ( ):

. (3.14)

Коэффициент ( ), являющийся функцией коэффициента перфорации, определяется по формуле

. (3.15)

Перегрев корпуса изделия ( ):

С. (3.16)

Перегрев нагретой зоны ( ):

°С. (3.17)

Средний перегрев воздуха в корпусе ( ):

°С. (3.18)

Удельная мощность, выделяемая на элементе ( ):

Вт/м², (3.19)

мощность, рассеиваемая элементом, Вт;

площадь поверхности элемента.

Перегрев поверхности элемента ( ):

°С. (3.20)

Перегрев среды, окружающий элемент ( ):

°С. (3.21)

Температура корпуса изделия ( ):

°С, (3.22)

где температура окружающей среды, °С.

Температура нагретой зоны ( ):

°С. (3.23)

Температура поверхности элемента ( ):

°С. (3.24)

Средняя температура воздуха в корпусе изделия ( ):

°С. (3.25)

Температура среды, окружающей элемент ( ):

°С. (3.26)

Зададим следующие геометрические размеры ребра радиатора:

- толщина ребер м;

- расстояние между стенками ребер м;

- высота ребер м;

- длина ребер м.

Максимальная мощность, рассеиваемая теплонагруженным элементом ( ):

Вт, (3.27)

где тепловое сопротивление переход-корпус теплонагруженного элемента, К/Вт.

Температура поверхности радиатора ( ):

К (3.28)

Определяем составляющие общего коэффициента теплообмена:

Вт/(м²∙К); (3.29)

Вт/(м²∙К); (3.30)

Вт/(м²∙К), (3.31)

где степень черноты.

Общий коэффициент теплообмена ( ) рассчитывается по формуле

Вт/(м²∙К). (3.32)

Площадь поверхности охлаждения радиатора ( ):

м². (3.33)

Длина всех ребер радиатора ( ):

м. (3.34)

Количество ребер (n):

ребра. (3.35)

Ширина основания радиатора для рассчитываемого теплонагруженного элемента ( ):

м. (3.36)

Ширина основания радиатора для всех теплонагруженных элементов ( ):

м, (3.37)

где количество теплонагруженных элементов.

Таким образом, для охлаждения блока устройства будет использован метод естественного воздушного охлаждения посредствам перфорации корпуса, а наиболее теплонагруженные элементы будут установлены на ребристый радиатор, являющийся задней панелью корпуса и изготовленный из алюминиевого сплава способом литья.