Студентам > Дипломные работы > Разработка микроблока питания
Разработка микроблока питанияСтраница: 2/12
Дополнительно в схему управления входит узел
гашения, обес-
печивающий сброс магнитной энергии промежуточного
усилительного
каскада и тем самым позволяющий получить требуемую форму
выходных
импульсов этого каскада.
Промежуточный усилительный каскад выходных сигналов
по току
схемы управления и согласование по уровню. Он включает в
себя ак-
тивные элементы 4 0VT 411 0, 4
0VT 412 0, 4 0трансформатор Тр1 с вторичной обмот-
кой.
Схема работает следующим образом: при повышении
выходного
напряжения на вход УПТ через резистивный делитель
R 450 0, 4 0R 434 0, 4
0R 435 0 и
R 431 0 поступает повышенное напряжение.
Пилообразное напряжение, на-
ложенное на постоянное напряжение делителя, сравнивается
с опор-
ным. На выходе УПТ образуются импульсы, более узкие чем
это было
было до этого момента. В каждом канале суженные импульсы
проходят
на выход промежуточного каскада, а с него поступают на
вход токо-
вых ключей. Токовые ключи меньшее время будут находиться
в откры-
том состоянии. На накопительный фильтр поступают более
узкие им-
пульсы. Накопительный фильтр производит сглаживание по
среднему
значению, поэтому выходное напряжение начинает
уменьшаться и
стремится к своему нормальному значению.
.
Обоснование и выбор конструкции
микроблока питания РЭА
Микроблок является принципиально новым видом
конструктивного
исполнения микроэлектронной аппаратуры повышенной
надежности и
высокого уровня интеграции, перспективным направлением
в конс-
труировании РЭА различного назначения, являющимся
дальнейшим и
более гибким развитием методов гибридной
микроэлектроники.
Анализ радиоаппаратуры показал, что вторичные
источники пи-
тания в большинстве случаев создаются на дискретных
корпусных
элементах, в то время как остальная аппаратурная часть
строится
на интегральной элементной базе.
Результатом такого подхода явилось то, что объем
и масса
вторичных источников питания составляет до 40-50%
аппаратурной
части РЭА.
Во многих случаях эти проблемы вызваны
несовершенством конс-
трукции вторичных источников питания и устройств,
отводящих от них
тепло. Эти причины сдерживают внедрение интегральных
методов
проектирования силовых устройств и дальнейшее уменьшение
их масс
и габаритов. Общеизвестно, что объемные конструкции
блоков пита-
ния обладают значительным температурным сопротивлением от
их ис-
точника до его стока. Кроме того корпусные активные и
пассивные
элементы схемы также обладают большим тепловым
сопротивлением,
что в свою очередь требует дополнительного увеличения
объема
конструкции и охлаждающей поверхности.
Тепловой поток от источника тепла до его стока
определяется
из выражения:
t 41 0 - t 42
Q =
──── 4─── 0 ,
7S 0 R 4т
где Q - тепловой поток;
t 41 0 - допустимая рабочая температура
элементов схемы по ТУ;
t 42 0 - температура окружающей среды;
7S 0 R 4т 0- суммарное
тепловое сопротивление от источника тепла
до его стока.
R 4т 0 =
R 4iт 0 + R 4тс 0 + R 4тт
.
Тепловое сопротивление конструкции определяется из
выражения:
l
R 4т 0 =
──── ,
7l 0 S
где l - расстояние от источника тепла до его стока;
7l 0 - теплопроводность;
S - окружающая поверхность;
Из выражения видно, что конструкция силового модуля
должна
обладать:
кратчайшим расстоянием от источника тепла до его
стока
(l должно быть минимальным);
максимальной площадью окружающей поверхности (S
должно быть
максимальным);
материал теплоотвода должен обладать максимальной
теплопро-
водностью ( 7l 0 должно быть максимальным).
Наиболее полно этим требованиям отвечает
конструкция изде-
лия, которая обладает:
- максимальной площадью поверхности при
одновременном умень-
шении ее объема;
- применением активных элементов с малым тепловым
сопротив-
лением, т.е. необходимо применить бескорпусные элементы;
- применением конструкции малокорпусных или
бескорпусных
пассивных элементов (трансформаторы, дроссели);
- применением алюминия, меди, окиси бериллия,
керамики 22ХС
и им подобных материалов.
Кроме того, такие конструкции обладают минимальной
материа-
лоемкостью, максимальной простотой монтажа, улучшенными
электри-
ческими параметрами.
.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ МИКРОМОДУЛЯ
Конструкторско-технологическая проблема
миниатюризации сило-
вых устройств заключается в необходимости создавать и
применять
специальные бескорпусные полупроводниковые приборы и
микросхемы,
специальные намоточные детали и особые методы
конструирования,
обеспечивающие плотную упаковку элементов и низкое
внутренне те-
пловое сопротивление конструкции.
На дюралюминиевой подложке МСБ (l 43 0=4
мм, 190х130; 7
7l 0= 170 Вт/м град) расположены дроссели
диаметром 36 мм, мощностью
2,8 Вт; диоды диаметром 14 мм и мощностью 1,6 Вт
каждый; транс-
форматор диаметром 55 мм, мощностью 1,85 Вт; 10
транзисторов диа-
метром 10 мм; мощностью по 0,83 Вт каждый, крепятся
на медной
пластине размером 55х67х2,7 мм.
Применение бескорпусных приборов позволяет
уменьшить объем
конструкции и довести его до величины полностью
определяемой
энергетическими соотношениями и условиями охлаждения.
В нашем случае мы рассматриваем тепловой расчет
микроузла,
который позволяет нам определить картину температурного
поля ГИС
с помощью расчета тепловых режимов и взаимовлияния
элементов.
Примем условные обозначения:
W 4i 0 - удельная мощность рассеивания
элемента, Вт/см 52 0;
W 4i max 0 - максимальная удельная
мощность рассеивания элемен-
та, Вт/см 52 0;
7DQ 0 - допустимая абсолютная
погрешность перегрева, 5o 0С;
7l 0 - теплопроводность подложки,
Вт/м - град;
l 43 0 - толщина подложки, нм;
R 4k 0 - контактное тепловое
сопротивление, м 52 0 град/Вт;
Z 4o 0 - эквивалентный радиус тепла,
мм;
r 4o 0 - эквивалентный радиус
источника тепла, мм;
P 4i 0 - мощность источника тепла, Вт;
S 4i 0 - площадь поверхности
источника, мм 52 0;
.
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
Экивалентный радиус подложки
Z 4o 0= 90 мм;
Эквивалентный радиус источника тепла
r 4o 0=7 мм;
Критериальную величину рассчитываем по формуле:
7|\\\\
7|\ / 0
1 77 0Z 4o 52
j= 7? 0 B 4i 7 0= 7
/ 0 ───────── ;
7? 0
R 4k 77l7 0l 4з
7|\\\\\\\
7/
01 77 0(9 77 010 5-2 0) 52
j = 7 / 0
────────────────
= 3,5; где R 4k 0 = 10 5-3 0,
7? 0
4 77 010 5-3 77 0170 77 010 5-3
B 4i 0 - критерий Био;
j - критериальная величина.
Для нахождения критерия 7 f 0
необходимо определить отношение
r/Z 4o 0.
Определяем функцию
7f 0(r/Z 4o,j 0) по таблице;
Y(r/Z 4o,j 0)=0,5064
При r=r 4o 0 определяем тепловой
коэффициент F(r 4o 0); отношение
r/Z 4o,j 0= 0,7/9,0=0,078
1
F(r 4o 0)=
───── Y(r/Z 4o 0,r/Z 4o,j 0)
2l 43 77l
F(r 4o 0) = 0,37 град/Вт
Температура в точке r=r 4o 0 составляет
t(r 4o 0) 77 0t 4c 0 =
P 77 0F(r 4o 0)
t(r 4o 0) = 70,6 град
t 4c 0 принимается равной t 5o 0
устройства и равно 70 5o 0.
Рассчитываем коэффициент F(r/Z 4o 0) для
следующих точек:
r/Z 4o 0=0,2;0,3;0,6;1.
Из таблиц находим функцию Y для этих точек:
Y(0,2)=0,228 Y(0,6)=0,0376
Y(0,3)=0,136 Y(1)=0,0158
Тепловые коэффициенты равны:
F(0,2)=0,17 F(0,3)=0,10
F(0,6)=0,03 F(1,0)=0,012
Перегревы в этих точках составляют:
7Q 0(0,2)=0,27 7
Q 0(0,6)=0,048
7Q 0(0,3)=0,16 7
Q 0(1,0)=0,02
Вокруг каждого источника делаем окантовку - зону
влияния
элементов.
| 
Главная
Документация
Файлы
Информация
