Особенно важно не иметь соединительных проводов между частями экрана и корпусом. Эффективность экранирования электрического поля не зависит от толщены и материала экрана. Причиной этого является незначительная величина токов, текущих по экрану.

6. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЯ

6.1 Компоновочный расчет изделия

Исходными данными для расчета являются перечень элементов схемы электрической принципиальной, необходимые типоразмеры и установочные размеры ЭРЭ: установочный объем V_уст, установочная площадь S_уст.

Необходимые данные сведены в таблице 6.1.1

Таблица 6.1.1 Установочные значения V_усти массы ЭРЭ проектируемой конструкции восьмиполосного стереофонического корректора.

Вид элемента и основныехарактеристики		Тип, типономи-нал	Кол.n_i	Установочныйобъем,V_уст, см³	n×V_уст,см³	Масса m,гр.	m×n,гр.
1		2	3	4	5	6	7
Диоды		КС 156А	2	0,44	0,88	0,3	0,6
АЛ 307Б	1	0,75	0,75	0,8	0,8
КЦ 405Б	1	4,0	4,0	6,0	6,0
Конденсаторы
100пФ		КМ-5-Н30	4	0,22	0,88	0,5	2,0
1,5…18пФ		К10-7В	2	0,22	0,44	0,5	1,0
330…5600пФ		К10-7В	14	0,44	6,16	0,6	8,4
0,01…0,47мкф		К10-7В	42	0,45	18,9	0,67	28,1
2200мкФ		К50-35	4	2,5	1	6,0	24,0
Микросхемы
Корпус 201.14-1		К157УД2	12	0,8	9,6	1,5	18,0
Резисторы		С2-33Н-0,125	126	0,1	12,6	0,17	21,42
С2-33Н-0,25	4	0,17	0,68	0,25	1
СП3-23И	16	4,14	66,24	12,5	200,0
СП3-38б	2	0,8	1,6	1,5	3,0
Транзисторы		КТ815Б	1	5	5	5	5
КТ814Б	1	5	5	5	5
КТ315Б	1	0,55	0,55	1,0	1,0
КТ361Б	1	0,55	0,55	1,0	1,0
1	2		3	4	5	6	7
Трансформатор	ТС-6-1-220-50		1	180,5	180,5	490,0	490,0
Переключатели	П2К		2	10	10	10	10
ПКн41		1	15	15	15	15
Держатель вставки плавкой	ДВП-2-0,3А		1	5,3	5,3	10,0	10,0
Разъемы	Онц-КГ-4-5/16-P		2	5	10	13,0	26,0
V_å=385,88 см³m_å=973,29 гр.

Суммарный объем, занимаемый ЭРЭ равен 385,88 см³. Из конструктивных соображений выбираем коэффициент заполнения объема корпуса корректора равным 0,5. Ориентировочно определяем реальный объем V_реал разрабатываемой конструкции по формуле:

V_реал=

(6.1.1)

V_реал=1929,4 см³

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 50°С.

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 d, м		2×10^-3
Максимальная температура перехода Тп, °С		+125
Высота пластины h, м		30×10^-3

Рассчитываем среднюю поверхностную температуру теплоотвода

Тср=0.96[Тп-Р(Rп-k+ Rк-т)]=0.96[125-2,8/2,3+0,5)]=112,47ºC(6.2.1)

Определяем перепад между средней поверхностной температурой теплоотвода и окружающей средой:

∆Т=Тср-Тос=112,47-30=82,47 ºC(6.2.2)

Рассчитываем вспомогательные коэффициенты:

tm=0,5·∆Т=0,5∆·82,47=41,23 ºC (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:

αк=A1(∆Т/n)^0.25=9,55 Вт/м²·град (6.2.5)

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением:

αл=Е·φ·f(Тср,Тос) (6.2.6)

где Е=0.05- степень черноты для алюминиевой пластины;

φ=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

αл=Е·φ·f(Тср,Тос)=0.469 Вт/м²·град

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи:

αсумм. = αл+ αк=9,55+0,469=10,019 Вт/м²·град (6.2.8)

Рассчитываем площадь F теплообменной поверхности:

F=P/ αсумм. ·∆Т=2,8/ 10,019·82,47= 3,38·10^-3 м² (6.2.9)

Определим длину l пластины по формуле:

L=F-2h·d/2(h+d) (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 м²

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 м³

Определение удельной мощности корпуса

qk=P/ Sk(6.2.2.3)

qk=3,9/0,137=28,46 Вт/м²

Определение удельной мощности нагретой зоны

qз=P/ S3 (6.2.2.4)

qз=3,9/0,111=35,13 Вт/м²

Определение коэффициента Q1 в зависимости от удельноймощности нагретой зоны

Q1=0,1472qk+ 0,2962·10^-3qk²+0,3127·10^-6qk³ (6.2.2.5)

Q1=0,1472·28,46+0,2962·10^-3·28,46²+0,3127·10^-6·28,46³=4,4ºC

Определение коэффициента Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны

Q2=0,139qз-0,1233·10^-3qз²+0,0698·10^-6qз³ (6.2.2.6)

Q2=0,139·35,13-0,1233·10^-3·35,13²+0.0698·10^-6·35,13³=4,73ºC

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 1,01·10⁵Па

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^-3м²

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 коэффициентаперфорации

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=3,98ºC

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]= 4,04ºC

Определение среднего перегрева воздуха

Qв= 0,6·Q3 (6.2.2.14)

Qв= 0,6·4,04=2,424ºC

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/м²

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)=9,25ºC

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)=5,55ºC

Находим температуру поверхности элемента

Тэл = Qэл+Тс (6.2.3.4)

Тэл=9,25+ 30= 39,25ºC

Находим температуру среды, окружающей элемент

Тэс= Qэс+Тс (6.2.3.5)

Тэс=5,55+30=35,55ºC

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^-4м²

Восьмиполосный стереофонический корректор (стр. 7 из 17)

Корпус