Блок обмена сообщениями коммутационной станции (стр. 10 из 18)
6.1 Компоновочный расчет
Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей, ЭРЭ и деталей на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров. При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации, ремонта.
Блок обмена сообщениями разработан в виде ТЭЗа, что предопределяет его конструктивные особенности. Конструкция типовых элементов замены предусматривает размещение в ней печатной платы, соответствующей международному стандарту с размерами 233,35 х 280 мм. Таким образом, нам необходимо определить разместятся ли элементы БОС на одном ТЭЗе или необходимо разбиение его на несколько ТЭЗ, Для этого рассчитаем установочную площадь элементов блока по формуле:
, (6.1)где S - полная установочная площадь элементов;
Sycm - площадь установки i-го типоразмера;
п - количество элементов i- го типоразмера;
N - число типоразмеров.
Исходные данные для расчета сведены в таблицу 5.
Сложив установочные площади всех элементов получим 8=21308,4 мм2. Площадь печатной платы S=65338 мм2 Таким образом, можно сделать вывод о том, что все элементы БОС, с большим запасом, можно скомпоновать на печатной плате заданных размеров.
6.2 Расчет теплового режима
Блок РЭА представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Точное аналитическое температурных полей внутри блока невозможно из-за громоздкости задачи и неточности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при расчете теплового режима блоков РЭА используют приближенные методы анализа и расчета. Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности РЭА.
Таблица 6.1 - Данные для компоновочного расчета.
| № п/п | Тип элемента | Кол, n | SУСТ, мм2 | SУСТ·n, мм2 |
| 1 | Генератор ГК 1 –07 | 1 | 300 | 300 |
| 2 | Диод 2Д522Б | 1 | 25 | 25 |
| 3 | Индикатор единичный АЛ307БМ | 1 | 42 | 42 |
| 4 | Конденсатор К 10- 17- 16-М 1500 | 1 | 33,8 | 33,8 |
| 5 | Конденсатор К 1 0- 1 7- 1 6-Н90 | 63 | 33,8 | 2129,4 |
| 6 | Конденсатор К 1 0- 1 7-26-Н90 | 1 | 180 | 180 |
| 7 | Конденсатор К53-4А-16В | 4 | 76,5 | 306 |
| 8 | Микросхема АВ2 | 1 | 78,8 | 78,8 |
| 9 | Микросхемы ООТО, 04ТО, 74ТО, 10ТО, 08ТО, 03WO, 32ТО, 90ТО,64МО | 18 | 146,3 | 2633,4 |
| 10 | Микросхемы UC2, 85ТО, 55МО, 38МО, 75МО, 61МО, 57NO, 66МО, 75NO | 24 | 150 | 3600 |
| 11 | Микросхемы С584, 73DO,45NO, 40QO | 20 | 183,8 | 3676 |
| 12 | Микросхемы 09 1 0, С453 | 3 | 480 | 1440 |
| 13 | Микросхемы 0970, С451, С559, | 4 | 525 | 2100 |
| 14 | Розетка соединительная РС-28-7 | 2 | 712,5 | 1425 |
| 15 | Розетка соединительная РС-40-7 | 1 | 1016,5 | 1016,5 |
| 16 | Набор резисторов HP 1-4-9 | 1 | 67,5 | 67,5 |
| 17 | Резистор С2-ЗЗН | 5 | 25 | 125 |
| 18 | Резонатор РК169МА | 1 | 230 | 230 |
| 19 | Соединитель СНП 221-64 | 2 | 950 | 1900 |
Исходными данными для расчета теплового режима блока в перфорированном корпусе является:
- мощность, рассеиваемая в блоке P3, Вт;
- мощность, рассеиваемая рассчитываемыми элементами Pэл, Вт;
- размеры корпуса блока l1, l2, l3, м;
- площадь поверхности элементов SЭЛ, м2;
- коэффициент заполнения К3;
- площадь перфорационных отверстий SП, м;
- давление окружающей среды H1, Па;
- температура окружающей среды TC К.
Последовательность расчета.
Рассчитываются: поверхность корпуса блока по формуле
; (6.2)условная поверхность нагретой зоны по формуле:
; (6.3)удельная мощность корпуса блока по выражению:
; (6.4)удельная мощность нагретой зоны по формуле:
; (6.5)2. Находятся коэффициенты ζ1 и ζ2 в зависимости от удельной мощности блока корпуса блока и удельной мощности нагретой зоны [12].
3. Находятся коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды, КН1 - КН2 = 1,0.
4. Рассчитывается коэффициент перфорации по формуле
; (6.6)5. Находится коэффициент Кп в зависимости от коэффициента перфорации.
6. Определяется перегрев корпуса блока по формуле
; (6.7)7. Определяется перегрев нагретой зоны по формуле
; (6.8)8. Определяется средний перегрев воздуха в блоке
; (6.9)9. Рассчитываются: удельная мощность элементов по формуле
; (6.10)перегрев поверхности элементов по формуле
; (6.11)перегрев окружающей среды у элементов по формуле
; (6.12)10. Находятся температура корпуса блока по выражению
; (6.13)температура нагретой зоны по формуле
; (6.14)температура поверхности элементов по формуле
; (6.15)средняя температура воздуха в блоке
; (6.16)температура окружающей среды у элементов
; (6.17)Расчет теплового режима произведен при помощи ЭВМ. Исходные данные и результаты расчета приведены в приложении.
6.3 Расчет конструктивно-технологических параметров ПП
6.3.1 Выбор и обоснование методов изготовления ПП
Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры в большой степени зависит от технологии производства печатных плат, особенно многослойных. Многослойные печатные платы, сохраняя свойства обычных ПП, имеют свои особенности: высокая плотность монтажа; однотипность и воспроизводилось электрического взаимодействия между проводниками различных цепей (возможность учета паразитных связей и наводок, применение экранирующих слоев); размещение монтажа в однородной диэлектрической среде; более высокая устойчивость внутренних слоев к климатическим воздействиям; лучшая теплоотдача, меньшее число контактов входа и выхода [10].
Эти особенности МПП обусловили основные области применения: для выполнения соединений между интегральными микроузлами; в аппаратуре, размеры и масса которой должны быть минимальными, а также требуется экранирования большого числа электрических цепей; в аппаратуре, где должна быть обеспечена электрическая стабильность по всему тракту прохождения сигнала.
Требования, предъявляемые к аппаратуре, такие как надежность, малые габаритные размеры и масса, обеспечение теплоотводов, оптимальное резервирование, ремонтопригодность, а также экономичность конструкции, определили появление многочисленных методов изготовления MПП. В настоящее время известно около двухсот конструктивно-технологических способов получения MПП. В лабораторных условиях осуществляются 10-20 методов, а некоторые требования производственного, экономического и конструктивного характера ограничивают число методов, применяемых в промышленности до двух-трех. Широкое распространение получили метод открытых контактных площадок и метод металлизации сквозных отверстий,
В методе открытых контактных площадок межслойные соединения выполняются с помощью пайки выводов компонентов к контактным площадкам любого слоя. В этом способе главным критерием качества является малый сдвиг слоев, для определения максимально допустимого смещения слоев МПП относительно друг друга следует установить технологические критерии сдвига, руководствуясь при этом электрическими, технологическими и конструкционными требованиями. Говоря об электрических параметрах, в первую очередь необходимо иметь в виду обеспечение высокой надежности печатного монтажа, для чего надо избегать пробоев и электрических замыканий между проводниками и контактными площадками ПП. Отдельные слои МПП изготавливаются фотохимическим способом на одностороннем фальгированном диэлектрике. В слоях штампом вырубаются отверстия так, чтобы после их сборки в МПП ко всем контактным площадкам имелся свободный доступ. После сборки в пакет платы совмещаются и спрессовываются. Однако наибольшее распространение получил метод металлизации сквозных отверстий.