Расчет электрической мощности, потребляемой модулем.

В качестве поверочного расчета электрической схемы проведем расчет мощности, потребляемой прибором ТА287 и ТА287А, т.к они являются основными ячейками модуля и содержат большое число микросхем, работающих в переключающемся режиме и режиме опроса, а также большое число резистивных сборок типа БК10-01.

Общая мощность, потребляемая схемой ТА 297, складывается из энергии рассеиваемой каждым элементом схемы.

Проанализировав предварительную схему узла ТА297 можно определить состав элементов, подлежащих расчету:

(1.5.1.1)

где Р – мощность, потребляемая приборами ТА297 и ТА297А;

Р_М – мощность, рассеиваемая на одной микросхеме;

Р_Р - мощность, рассеиваемая на одном ЭРЭ;

Р_ПП - мощность, рассеиваемая на одном полупроводниковом приборе (п/п).

Мощность, рассеиваемая на одной микросхеме, определяется режимом ее работы, также как и в случае с транзисторами. Поэтому в таблице приведены данные, взятые из нормы рабочих режимов на предприятии.

Мощность, рассеиваемая на ЭРЭ, определяется по формуле (1.5.1.2):

(1.5.1.2)

где U – падение напряжения на ЭРЭ (данные из карты рабочих режимов);

R – номинальное сопротивление.

Мощность, рассеиваемая на п/п приборе зависит от режима работы и определяется по формуле (1.5.1.3):

(1.5.1.3)

где U_ПП – рабочее напряжение на п/п приборе;

I_ПП – номинальный рабочий ток п/п прибора.

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.5.1.1.

Таблица 1.5.1.1 Расчет потребляемой мощности. (Карта рабочих режимов приборов).

Тип элемента	Расчетные величины	Номинальные значения ТУ	Суммарная мощность потребления элементов
U, В	Pi, Вт	U, В	P, Вт
Резисторы С2-33Н-0.125	Количество
56 кОм		7,1	0,54	-	0,125	2,15
10 кОм		2,4	0,3*10^-3	-	0,125	1,8*10^-3
750 Ом		6,25	0,005	-	0,125	0,01
1 кОм		3,4	27*10^-4	-	0,125	27*10^-4
910 Ом		0,25	13*10^-5	-	0,125	2,6*10^-4
10 кОм		0,7	5*10^-5	-	0,125	2*10^-4
56 кОм		7,1	0,54	-	0,125	2,16
10 кОм		0,7	5*10^-5	-	0,125	3*10^-4
750 Ом		0,25	13*10^-5	-	0,125	2,6*10^-4
1 кОм		3,4	27*10^-4	-	0,125	27*10^-4
910 Ом		3,15	0,022	-	0,125	0,44
10 кОм		2,4	0,3*10^-3	-	0,125	1,2*10^-3
27 Ом		0,4	0,3*10^-3	-	0,25	6*10^-4
1,5 кОм		3,4	27*10^-4	-	0,125	0,0108
24,9 кОм		11,25	0,0115	-	0,125	0,023
10 кОм		0,7	5*10^-5	-	0,125	1*10^-4
56 кОм		7,1	0,54	-	0,125	4,32
10 кОм		0,7	5*10^-5	-	0,125	1*10^-4
Блоки резисторов
Б198К-2-10кОм		0,4	0,75		0,125	1,5
Конденсаторы
К10-17-0,47 мкФ		13,4	-		-	-
Транзисторы
Матрица 1НТ251		-	0,007			0,021
Микросхемы
564ИД1В		5,1	5*10^-5	-	-	1*10^-4
Е5212ИИ0009		5,1	5*10^-5	-	-	1*10^-4
564ЛА7В		5,1	5*10^-5	-	-	1*10^-4
564ПУ4В		5,1	5*10^-5	-	-	1*10^-4
564ЛН2В		5,1	5*10^-5	-	-	1*10^-4
140УД20А			0,45		-	0,9
Е5212КП0004			0,06			0,12
Диоды
2Д522Б		5,25	0,015		0,5	0,24
Стабилитроны
2С170А		9,1	0,104		0,2	0,208
2С175Ж		9,1	0,104		0,2	0,208
Итого	12,232 Вт

Продолжение таблицы 1.5.1.1

Учитывая, что в модуле имеем 2 одинаковые платы, удвоим мощность потребления, что составит: 24,46 Вт.

Расчеты оставшихся плат, составляющих модуль для сокращения расчета мощности не приводим, и из таблиц режимов выпишем заранее рассчитанную суммарную мощность этих трех плат: не более 20 Вт.

Сложим мощность плат ЛКЦ (ТА 287 и ТА 287А) и мощность остальных 3-х плат блока, итого: 24,464 + 20 = = 44,45Вт.

1.5.2 Предварительный выбор способа охлаждения.

На начальном этапе проектирования наиболее рациональным методом выбора способа охлаждения является определение типа охладителя и теплоносителя по номограмме ОСТ4 ГО.070.003.

Рисунок 1.5.2.1 Области целесообразного использования различных способов охлаждения

где: 1 – естественно-воздушное;

2 – принудительное воздушное;

3 – естественное жидкостное;

4 – принудительное жидкостное;

5 – естественное испарительное;

6 – принудительное испарительное.

Для предварительного определения вида охлаждения необходимо вычислить удельную тепловую мощность изделия при наибольшей температуре окружающей среды.

Диапазон рабочих температур изделия (T_{ОС, max}) по заданию на проектирование лежит от минус 45 до 55 °С. Максимальная температура функционирования наиболее термочувствительного элемента (140УД20А) – T_{ЭРЭ, max} = 85 °С.

Ориентировочные габаритные размеры корпуса изделия: 170*121*215мм.

Предварительный коэффициент заполнения корпуса изделия
K_з = 0,55.

Условная поверхность нагретой зоны (S_з) определяется по формуле (1.5.2.1):

(1.5.2.1)

где L₁, L₂, L₃ – размеры нагретой зоны.

L₁ = 0,170 м, L₂ = 0,121 м, L₃ = 0,215 м.

S_з = 0,109 м².

Удельная тепловая мощность изделия находится из соотношения (1.5.2.2):

(1.5.2.2)

где Р =44,46 Вт – суммарная мощность, потребляемая изделием.

q = 407,88Вт/м².

.

Минимальное значение перегрева ΔТ при наибольшей рабочей температуре вычисляется по формуле (1.4.2.3)

(1.5.2.3)

ΔТ = 30 °С

Вывод: Таким образом, для ориентировочных предварительных расчетов по из рисунка 1.5.2.1 видно, что для гарантированного охлаждения изделия в широком диапазоне перегревов ΔТ достаточно естественно-воздушного способа охлаждения, который и берм за основу при проектировании нашего модуля.

Дата добавления: 2015-10-16