6.2 Расчет теплового режима восьмиполосного стереофонического корректора
Расчет теплового режима РЭА заключается в определении по исходным данным температур нагретой зоны и температур поверхностей и теплонагруженных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.
Наиболее теплонагруженными элементами являются сетевой трансформатор, транзисторы VT1 и VT4 типа КТ815Б и КТ814Б соответственно. Рассеиваемая мощность трансформатора в рабочем режиме равна 3,9 Вт, номинальная мощность рассеяния транзисторов в рабочем режиме равна 2,8 ВТ , а допустимая для транзисторов мощность рассеяния 10 Вт при температуре не более 50С.
Так как нагрузка транзистора VT1 равна нагрузке транзистора VT4 и параметры этих транзисторов равны, то расчет будем производить лишь для одного транзистора VT1, я расчет второго транзистора будет аналогичен.
6.2.1 Расчет пластинчатого радиятора при естественном воздушном охлаждении для транзистора КТ815Б
Таблица 6.2.1 Исходные данные для расчета теплового режима пластинчатого радиатора
Мощность рассеиваемая транзистором в рабочем режиме Р,Вт
2,8
Температура окружающей среды То.с.,С
+30
Тепловое сопротивление переход-корпус Rп-k, .,С/Вт
2,3
Контактное сопротивление корпус-теплоотвод Rк-т, .,С/Вт
0.5
Толщина пластины , м
210-3
Максимальная температура перехода Тп, С
+125
Высота пластины h, м
3010-3
Рассчитываем среднюю поверхностную температуру теплоотвода
Тср=0.96[Тп-Р(Rп-k+ Rк-т)]=0.96[125-2,8/2,3+0,5)]=112,47єC (6.2.1)
Определяем перепад между средней поверхностной температурой теплоотвода и окружающей средой:
?Т=Тср-Тос=112,47-30=82,47 єC (6.2.2)
Рассчитываем вспомогательные коэффициенты:
tm=0,5·?Т=0,5?·82,47=41,23 єC (6.2.3)
A1=1,423-2,51·10-3·tm-1,3·10-8·tm3=1,423-2,51·10-3·41,23-1,3·
·10-8·41,233=1,319 (6.2.4)
Определяем коэффициент теплоотдачи конвенцией для вертикально-ориентированной пластины:
бк=A1(?Т/n)0.25=9,55 Вт/мІ·град (6.2.5)
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением:
бл=Е·ц·f(Тср,Тос) (6.2.6)
где Е=0.05- степень черноты для алюминиевой пластины;
ц=1- значение коэффициента облученности для гладкой пластины;
f(Тср,Тос)= численное значение функции, зависящей от среднеповерхностной температуры теплоотвода и температуры окружающей среды, определяемое по формуле:
f(Тср,Тос)=5,67·10-8·(Тср+273) 4/?Т=9,384 (6.2.7)
Тогда коэффициент теплоотдачи излучения равен
бл=Е·ц·f(Тср,Тос)=0.469 Вт/мІ·град
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи:
бсумм. = бл+ бк=9,55+0,469=10,019 Вт/мІ·град (6.2.8)
Рассчитываем площадь F теплообменной поверхности:
F=P/ бсумм. ·?Т=2,8/ 10,019·82,47= 3,38·10-3 мІ (6.2.9)
Определим длину l пластины по формуле:
L=F-2h·/2(h+) (6.2.10)
L=0,0526=5,2·10-2
Расчет окончен.
В результате имеем следующие габаритные размеры пластинчатого радиатора:
Таблица 6.2.2 Результаты расчета пластинчатого радиатора
Длина, м
0,053
Высота, м
0,030
Толщина, м
0,002
6.2.2 Расчет теплового режима блока в перфорированном корпусе и режима работы наиболее теплонагруженных элементов
Расчет поверхности корпуса
Sk=2[L1 L2+( L1+ L2)L3], (6.2.2.1)
где L1и L2- горизонтальные размеры корпуса, м
L3- вертикальный размер корпуса
Sk=2[210·10-3·0,25+(0,21+0,25) ·0,07]= 0,137 мІ
Расчет условной поверхности нагретой зоны
S3=2[L1 L2+( L1+ L2)L3Kз], (6.2.2.2)
где Kз-коэффициент заполнения корпуса аппарата по объему, принимаем Kз=0,5
S3=2[0,21·0,25+(0,21+0,25)·0,07·0,5]= 0,111 мі
Определение удельной мощности корпуса
qk=P/ Sk (6.2.2.3)
qk=3,9/0,137=28,46 Вт/мІ
Определение удельной мощности нагретой зоны
qз=P/ S3 (6.2.2.4)
qз=3,9/0,111=35,13 Вт/мІ
Определение коэффициента Q1 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны
Q1=0,1472qk+ 0,2962 ·10-3 qkІ+0,3127·10-6 qkі (6.2.2.5)
Q1=0,1472·28,46+0,2962·10-3·28,46І+0,3127·10-6·28,46і=4,4єC
Определение коэффициента Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны
Q2=0,139qз-0,1233·10-3 qзІ+0,0698·10-6 qзі (6.2.2.6)
Q2=0,139·35,13-0,1233·10-3·35,132 +0.0698·10-6·35,133 =4,73єC
Определение коэффициента Кн1 в зависимости от давления среды вне корпуса
Кн1=0,82+1/0,925+4,6·10-5·H1 (6.2.2.7)
где H1-давление окружающей среды 1,01·105 Па
Кн1=082+1/0,925+4,6·10-5 ·1,01·105=0,99
Определение коэффициента Кн2 в зависимости от давления среды вне корпуса
Кн2=0,8+1/1,25+3,8·10-5·H2 (6.2.2.8)
Кн2=0,8+1/1,25+3,8·10-5·1,01·105 =0,993
Рассчитывается суммарная площадь перфорационных отверстий
Sп= ?S (6.2.2.9)
Sп= 32·0,00015+18·0,00012=6,96·10-3 мІ
Расчет коэффициента перфорации
П= Sп/2L1 L2 (6.2.2.10)
П=6,96·10-3 / 2·0,21·0,25=0,066
Расчет коэффициента, являющегося функцией коэффициента перфорации
Кп=0,29+1/1,41+ 4,95· П (6.2.2.11)
Кп=0,29+1/1,41+ 4,95 · 0,066=0,865
Расчет перегрева корпуса
Qk= 0,93 Q1 Кн1 Кн2 (6.2.2.12)
Qk= 0,93·4,4·0,99·0,983=3,98єC
Расчет перегрева нагретой зоны
Q3= 0,93 Кп[Q1 Кн1+( Q2/0,93- Q1) Кн2 (6.2.2.13)
Q3= 0,93·0,865[4,4·0,99+(4,73/0.93-4,4) ·0.983]= 4,04єC
Определение среднего перегрева воздуха
Qв= 0,6·Q3 (6.2.2.14)
Qв= 0,6·4,04=2,424єC
6.2.3 Расчет температурных режимов наиболее теплонагруженных элементов схемы
Таковыми являются трансформатор ТС-6-1, транзисторы КТ814Б и КТ815Б. Кроме того, определим температурный режим микросхем К174УД2, как наиболее ответственных элементов схемы.
Определяем тепловой режим трансформатора
Определяем удельную мощность элемента
qэл=Pэл/Sэл (6.2.3.1)
где Pэл- мощность трансформатора
Sэл- площадь поверхности трансформатора
qэл= 3,9/ 0,018= 216,6 Вт/мІ
Рассчитываем перегрев поверхности
Qэл= Q3( 0,75+ 0,25 qэл/qз) (6.2.3.2)
Qэл=4,04( 0,75+ 0,25·216,6/35,13)=9,25єC
Рассчитываем перегрев среды, окружающей трансформатор
Qэс= Qв(0,75+ 0,25 qэл/qз) (6.2.3.3)
Qэс=2,424(0,75+ 0,25·216,6/35,13)=5,55єC
Находим температуру поверхности элемента
Тэл = Qэл+Тс (6.2.3.4)
Тэл=9,25+ 30= 39,25єC
Находим температуру среды, окружающей элемент
Тэс= Qэс+Тс (6.2.3.5)
Тэс=5,55+30=35,55єC
Расчет теплового режима микросхем типа К157УД2
Расчет производиться по той же методике, что и расчет теплового режима трансформатора
Мощность рассеиваемая микросхемой Pэл=0,024 Вт
Площадь поверхности микросхемы Sэл=5,62·10-4 мІ
qэл= Pэл/Sэл=0,024/5.6·10-4= 42,7 Вт/мІ
Qэл= Q3( 0,75+ 0,25 qэл/qз)=4,04(0,75+0,25·42,7/35,13)=4,25єC
Рассчитываем перегрев среды, окружающей микросхему
Qэл= Q3( 0,75+ 0,25 qэл/qз)=2,424(0,75+0,25·42,7/35,13)=2,55єC
Тэл = Qэл+Тс=4,25+ 30=34,25єC
Находим температуру среды, окружающую элемент
Тэс= Qэс+Тс=2,55+30=32,55єC
Расчет теплового режима транзисторов типа КТ815Б и КТ814Б
Так как электрические и эксплуатационные параметры этих транзисторов одинаковы, то расчет будем производить лишь для одного транзистора КТ815Б, а для КТ814Б результаты расчета будут аналогичны.
Мощность рассеиваемая на транзисторе Pэл=2,8 Вт
Площадь поверхности транзистора с радиатором Sэл=3,34 ·10-3 мІ
Определяем удельную мощность транзистора
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
