Реферат (стр. 11 )

Очевидно, что значение перекрестной помехи за счет резистивной, емкостной связи и за счет взаимоиндуктивности, намного меньше значения запаса помехоустойчивости U зпу.

2.9 Расчет теплового режима

Исходные данные:

-  размеры блока: lb1 = 290; lb2 = 260; lb3 = 60 (мм);

-  размеры нагретой зоны: lз1 = 270; lз2 = 250; lз3 = 50 (мм);

-  мощность рассеивания блока: Pб = 30 (Вт);

-  мощность, рассеиваемая ЭРЭ наиболее критичным к перегреву Pк=0,1Вт;

-  площадь поверхности ЭРЭ наиболее критичного к перегреву:
Sк = 8*10-4 м2;

-  максимальная температура окружающей среды: Тос = 40°С;

-  количество вентиляционных отверстий и площадь одного отверстия: nво=20; Sво= 4*10-4 м2;

-  допускаемая температура компонента: Тк доп = 80°С.

Расчёт основных характеристик:

1) Площадь поверхности блока:

Sкб=2(ld1 ld2+( ld1+ ld2) ld3)=2(0,29*0,26+(0,29+0,26)0,06)=1,166 м2

2) Поверхность нагретой зоны:

SH3=2(l31 l32+( l31+ l32)l33Kзб);

Кзб= (Vпп+ Vк)/Vб - коэффициент заполнения блока;

Vпп=1,24 *10-3 м3; - объём печатных плат;

Vк=0,6 *10-3м3- объём компонентов в узлах;

Vб=4,52 *10-3 м3 – объём блока;

Кзб= (Vпп+ Vк)/Vб=0,4;

Sнз=2(0,27*0,25+(0,27+0,25)*0,5*0,4)=0,162 м2.

3) Удельная мощность, рассеиваемая блоком:

qКd==25,7 Вт/м2.

4) Удельная мощность, рассеиваемая зоной:

qнз= 185,18 Вт/м2.

5) Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды соответственно:

DТ1=11°С;

DT2=18°C.

6) Площадь вентиляции:

S∑во=nво*Sво=20*4*10-4=0,008 м2.

7) Коэффициент перфорации:

Кпф=0,106.

8) Коэффициент, учитывающий перегрев при наличии вентиляционных отверстий:

Кm=У(КПФ);

Km=0,9.

9) Перегрев поверхности блока с учетом перфорации:

DТкб=0,93*КmDТ1=0,93*0,9*11=9,2 °С.

10) Перегрев нагретой зоны с учетом перфорации:

DТнз=КmDТ2=0,9*18=16,2 °С.

11) Перегрев воздуха в блоке:

DТсп=0,6DТнз=0,6*16,2=9,72 °С.

12) Критичная величина перегрева НЗ определяется по графику, для заданной вероятности p=0,99:

ΔТкр=φ8(ΔТнз)=45 0С.

13) Компоненты, для которых необходимо вести дополнительный тепловой расчет, определяются по соотношению:

ΔТк. доп=Тк. доп­- Тос< ΔТкр;

Компоненты, для которых справедливо соотношение:

ΔТк. доп=Тк. доп­- Тос > ΔТкр;

в дальнейшем расчёте не участвуют;

ΔТк. доп= 80 - 40=40 0C < ΔТкр=43,5 ­0C,

Необходимо вести дальнейший расчет.

14) Удельная мощность, рассеиваемая компонентом:

qK===119 Вт/м2

15) Перегрев поверхности компонента:

DТк=DТнз(0,75+0,25)=16,2(0,75+0,25)=12,7 °С.

16) Перегрев среды, окружающей компонент:

DТск=DТсп(0,75+0,25)=7,6 °С.

17) Температура кожуха блока:

Ткб=Тос+DТкб=40+9,2=49,2 °С.

18) Температура нагретой зоны:

Тнз= Тос+DТнз=40+16,2=56,2 °С.

19) Средняя температура воздуха в блоке:

Тсп= Тос+DТсп=40+9,72=49,72 °С.

20) Температура поверхности компонента:

Тк= Тос+DТк=40+12,7=52,7 °С.

21) Температура окружающей компонент среды:

Тск= Тос+DТск=40+7,6=47,6 °С;

Тк. доп=80°С > Тк=47,6 °С.

Условие выполняется для всех компонентов, дальнейших расчётов не требуется. Тепловой режим в блоке соблюдается для заданного числа вентиляционных отверстий при естественном воздушном охлаждении.

2.10 Расчет защиты от механических воздействий

Проверочный расчет печатного узла на механическую прочность сводится к оценке вибропрочности.

Исходные данные:

-  Длина, ширина, толщина платы:

lд=0,26 м; lш=0,24 м; hm=0,002м;

-  материал печатной платы:

γ=2050 кг/м3 – плотность;

Е=3,02*1010 Н/м2 – модуль упругости;

μm=0,22 – коэффициент Пуассона;

σ02=150*106 Н/м2 – предел прочности;

-  Масса всех ЭРЭ, устанавливаемых на ПП:

mΣ=0,15 кг

-  Вариант установки печатной платы - со всеми защемлёнными сторонами;

-  виброускорение и вибронагрузка:

а=4 м/с2;

kg=;

-  Дополнительные стягивающие усилия винтового закрепления:

Рn=120 H.

Расчёт параметров:

1) Главный центральный момент инерции:

J==3,4*10-11

2) Низшая собственная частота печатного узла для данного вида крепления:

==3,496 Гц

1046 Гц

Низшая собственная частота fо не попадает в диапазон 10-70 Гц, поэтому дополнительная амортизация не требуется.

3) Напряжение на пластине:

,

где – нагрузка на пластину с учетом стягивания винтами с усилием P;

Кg – виброперегрузка;

G – масса ПУ;

= 5583 Н;

= 40,8*106 Н/м2;

Проверим запас прочности:

=150*106/40,8*106=3,67;

где s02 – условный предел текучести;

т. к. t >1, толщина печатной платы выбрана правильно и печатный узел обладает необходимым запасом прочности.

4) Оценка коэффициента передачи по ускорению:

g(х, у)=

а(х, у) и ао – величины виброускорений в точке (х, у) и опорной соответственно:

g(х, у)=, где

e===9,55 – показатель затухания;

h===0,067 – коэффициент расстройки;

K1(x)=K1(y)=1,35 – коэффициент формы колебаний;

g(х, у)=1,006;

а(х, у)=а0g(х, у)=4g*1,006=4,024g.

5) Оценка амплитуды виброперемещения:

SB(x, y)=x0g(x, y)

x0==0,0032 м;

SB=1,006*0,0032=0,00322 м.

6) Определим максимальный прогиб печатной платы:

dВ=|SB(x, y) - x0|=0,00322 – 0,0032=0,00002 м;

7) Проверим условия вибропрочности:

-  Для ЭРЭ (по справочнику) максимально допустимое виброускорение составляет 5g, что превышает виброускорение в проектируемом печатном узле.

-  Для элементов РЭА типа пластин необходимо выполнение условия:

dВ < dдоп *l2, где l – стрела прогиба на длине 1м. Допустимая стрела прогиба (dдоп) для фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм должна быть не более 11 мм.

dВ =2,0*10-5 < 3,564*10-4 м

Таким образом, условие вибропрочности для печатной платы выполняется.

-  Для печатных плат с ЭРЭ должно выполняться условие:

dВ <0,003В, где В – размер стороны параллельно которой расположены элементы;

dВ =2,0*10-5 м <5,4*10-4 м - условие выполняется.

Вывод:

Условия вибропрочности для данного печатного узла выполняются, поэтому изменения конструкции РЭА и применения специальных амортизаторов не требуется.

2.11 Расчет на действие удара

1) Определяем частоту ударного импульса:

w=, где t=7·10-3 c – длительность импульса;

w=448,799 Гц.

2) Определяем коэффициент передачи при ударе:

-  для прямоугольного импульса:

Ку =2sin, где

=0,0683 – коэффициент расстройки;

Ку =2sin=2sin=1,67;

-  для полусинусоидального импульса:

Ку==0,005.

3) Рассчитаем ударное ускорение:

ау =Ну*Ку, где Ну =15 м/с2 - амплитуда ускорения ударного импульса;

ау =15*1,67=25,05 м/с2.

4) Определим максимальное относительное перемещение:

-  для полусинуса:

,

Zmax=2,5*10-8 м.

-  для прямоугольника:

Zmax=5,9*10-7 м.

5) Проверим выполнение условия ударопрочности:

-  для ЭРЭ ударное ускорение меньше допустимого (по справочнику), т. е.:

ау < аудоп=150 м/с2;