3 Описание конструкции блока

Конструкция корпуса блока – перфорированный с естественным воздушным охлаждением. Внутри корпуса находится нагретая зона – вертикально расположенные платы с однотипными элементами, площадь которой не слишком отличается от площади поверхности корпуса.

Выделяемая деталями РЭС тепловая энергия передается конвекцией воздуху, омывающему их поверхности, а излучением - внутренней поверхности корпуса. В результате нагревания воздуха его плотность уменьшается по сравнению с плотностью воздуха вне аппарата, появляется разность давлений и воздух через отверстия или жалюзи в корпусе выходит из аппарата, а на его место поступает холодный воздух. В установившемся режиме перепад давлений, вызванный самотягом, уравновешивается гидравлическими потерями на всех участках РЭС.

Для более детального определения размеров корпуса, размеров отверстий перфорации необходимо знать размеры навесных элементов.

Исходя из задания выберем ИЭТ, для этого воспользуемся [2] и выберем соответствующую интегральную микросхему.

К573РФ7 – репрограммируемое постоянное запоминающее устройство емкостью 256 Кбит. Параметры микросхемы:

- предельно допустимая температура окружающей среды

Т_пр.доп= (-10÷70)^оС;

- максимальная рассеиваемая мощность Р_рас.max=0,5Вт;

Габаритные размеры (тип корпуса 2121.28-1):

- длина корпуса, l_max=36 мм;

- ширина корпуса, d_max=14 мм, с выводами d_в.max=16 мм;

- высота корпуса h_max=5мм.

Для выделения мощности Q = 150 Вт требуется установить 300 единиц таких ИМС. Установим элементы на три односторонние платы по 100 единиц на каждую.

Для установки одного элемента и разводки к нему печатных проводников согласно [7] необходимо отвести дополнительное пространство на плате: 40 х 20 мм. С учетом выделенного пространства, размер платы примем 400 х 200 мм (10 столбцов по 10 рядов).

Установку платы произведем по направляющим, для этого с торцов платы дополнительно выделим по 3 мм с двух сторон, тогда окончательный размер платы будет 406 х 200 мм.

В качестве материала платы выберем стеклотекстолит СФ-1-35Г-2, 1кл ГОСТ 10316-78 толщиной 2 мм, фольгированный с одной стороны.

Вычислим площадь нагретой зоны. Для этого рассчитаем площадь одного элемента:

S_э = 2· l_max· d_max + 2· l_max· h_max + 2· d_max· h_max; (5)

S_э = 2·36·14 + 2·36·5 + 2·14·5 = 1508 мм².

Площадь платы под элементом:

S_п= l_max · d_max; (6)

S_п=36·14=504 мм².

Площадь нагретой зоны, образованной всеми ИМС на одной плате (8-7[3]):

S_нз= 100(S_э+ S_п ); (7)

S_нз= 100·2012=201200 мм² .

Полная площадь нагретой зоны, образованной тремя платами будет равна S_полн= 3· S_нз ; S_полн = 3· 0,2 = 0,6 м² , что соответствует техническому заданию.

Корпус выполним из дюралюминия марки Д16АМ (ГОСТ 21631-76), отожженный, толщиной 2 мм. Данный материал обладает естественным защитным покрытием, которое препятствует коррозии, также он легко подвергается механической обработке. Форма корпуса – параллелепипед, так как наиболее рациональна и удобна в исполнении и использовании.

Детали корпуса состоят из: двух боковых пластин, толщиной 5 мм, в которых фрезеруются направляющие для установки плат, глубиной 3 мм и шириной 2,4 мм; двух пластин – крышек, которые прикручиваются к боковым пластинам винтами М1,6х6 (ГОСТ 17473-80) и две перфорированные пластины (верхняя и нижняя), которые содержат по 270 отверстий диаметром 4 [мм], расположенных в соответствии с ГОСТ 16841-79 (исполнение 1), и крепятся также винтами М1,6х6 (ГОСТ 17473-80) к боковым пластинам. В собранном блоке отверстия перфорации верхней и нижней пластин – симметричны.

Данное устройство относится к аппаратам группы Б [3]. Сюда относят все аппараты, нагретая зона которых образована системой вертикально ориентированных кассет. В аппарате с перфорированным корпусом естественная вентиляция возникает из-за разности плотностей воздуха внутри аппарата и вне его ( §5-1 [3]).

Платы установлены вертикально и обращены элементами к боковым пластинам – крышкам. Учитывая высокую плотность установки элементов на печатной плате можно считать поверхность платы «гладкой», т.е. плата не имеет шероховатостей, которые могут препятствовать движению воздуха вблизи неё.

Расстояния между платами и стенками корпуса выбираются с учётом рекомендаций [3]. Температура нагретой зоны рассматриваемого аппарата уменьшается при увеличении зазора между платами. Однако при увеличении зазора более 5 мм величина средней температуры нагретой зоны изменяется слабо. При величине зазора менее 2 мм движение воздуха в каналах практически прекращается. Если зазоры между платами и корпусом велики, то наблюдается сложное движение воздуха с замкнутыми циркуляционными контурами, для сравнительно узких зазоров (менее 10 мм) существуют только нисходящие потоки воздуха (§ 5-4 [3]). Исходя из вышеизложенного выбираем расстояние между платами и платами и корпусом равное 5 мм.