Материал: Методические указания к практическим работам по дисциплине “Моделирование и оптимизация тепловых характеристик конструкций при проектировании РЭС”. Турецкий А.В., Ципина Н.В

Составители: канд. техн. наук А.В. Турецкий, канд. техн. наук Н.В. Ципина

УДК 621.3

Методические указания к практическим работам по дисциплине “Моделирование и оптимизация тепловых характеристик конструкций при проектировании РЭС ” направление 11.04.03 «Конструирование и технология электронных средств» (направленность «Автоматизированное проектирование и технология радиоэлектронных средств специального назначения») всех форм обучения/ ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет; сост. А.В. Турецкий, Н.В. Ципина. Воронеж, 2016. 19 с.

В практических работах рассматриваются вопросы исследования температурных полей активных элементов при воздушном охлаждении, моделирования и оптимизации тепловых характеристик конструкций РЭС. Методические указания снабжены рекомендуемой литературой.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле МТПЛ_практ.pdf.

Ил. 16. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц., Н.Э. Самойленко Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук,

проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета воронежского государственного технического университета

ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет", 2016

2

Практическая работа № 1

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНСТРУКЦИЙ

1.Цель практической работы: овладение навыками анализа технических характеристик конструкций.

2.Пояснения к работе:

Вконструкции могут использоваться различные модули.

Вданном примере модуль питания . Внешний вид модуля представлен на рисунке 1. Его расположение на печатной плате представлено на рисунке 2.

Рис. 1. Внешний вид модуля питания

Рис. 2. Расположение модуля питания на печатной плате

Согласно техническим характеристикам данного модуля, максимальная выходная мощность составляет 50 Вт, при выходном напряжении 12 В и токе от нуля до 4,1А. КПД составляет 89%, рабочий температурный диапазон находится в пределах от минус 40 до +100 °С. Тепловая кривая данного модуля представлена на графике.

Рис.3. Тепловая кривая

Из графика видно, что в диапазоне температур от –30 до +85 °С модуль будет выдавать заданную мощность 50 Вт. Однако после превышения данной температуры, даже находясь в допустимых пределах рабочей температуры, КПД модуля питания начинает резко снижаться. Это связано с тем, что при повышении температуры тепловые потери внутри модуля начинают расти, в результате снижается выходная мощность, и как следствие КПД. Площадь, ограниченная на графике тепловой кривой, является областью допустимых режимов работы модуля питания без использования радиатора, при условии свободной циркуляции окружающего воздуха. Здесь следует также помнить, что для повышения надежности системы питания рекомендуется эксплуатировать модуль с коэффициентом загрузки по мощности не более0,7 и не допускать длительной работы при температурах корпуса, близких к максимально допустимой. Следовательно, можно сделать вывод, что оптимальным режи-

2

мом работы модуля будет температурный диапазон от минус 40 до +85 °С.

3. Задание:

3.1.Провести анализ технических характеристик кон-

струкций.

3.2.Построить тепловую кривую.

3.3.Выполнить настройку интерфейса, ознакомиться с инструментами рисования эскизов.

.

4. Контрольные вопросы по практической работе №1

1.Каким образом происходит настройка интерфейса в режиме системы Pro/Engineer, Creo/Simulate, SolidWorks ?

2.Какие элемента эскиза можно выполнить в Pro/Engineer?

Практическая работа № 2

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ МОДУЛЕЙ НА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ

1.Цель практической работы: овладение навыками решение задач моделирования температурных полей.

2.Пояснения к работе:

Важнейшим фактором, влияющим на надежность работы модулей питания и, как следствие, на надежность аппаратуры, в которую они установлены, является правильно выбранный тепловой режим их эксплуатации. Известно, что повышение рабочей температуры электронных компонентов на 10 °С приводит к сокращению их наработки на отказ вдвое. Поэтому выбор оптимального теплового режима работы модулей питания в аппара-

3