Расчет теплового режима электронных узлов АРКТ

Современная конструкция электронных узлов АРКТ представляет собой совокупность большого числа разнородных элементов и комплектующих деталей с различными физическими свойствами, находящихся в определенной электрической, пространственно-геометрической, механической, тепловой, магнитной, акустической и энергетической взаимосвязи.

Для электронной аппаратуры АРКТ с широким применением микросхем основным методом обеспечения нормального теплового режима является воздушное естественное или принудительное охлаждение.

Тепловым режимом электронной аппаратуры принято называть ее температурное состояние, т.е. пространственно-временное изменение температуры устройства в зависимости от мощности источников и потоков энергии, геометрических и физических параметров аппаратуры, внешней среды, куда отводится тепло. Исходя из этого определения электронные узлы представляют собой преобразователи электрической энергии в тепловую. Действительно, практически любой электронный узел лишь небольшую долю потребляемой от источников питания энергии выдают в виде полезной энергии сигналов, остальная часть преобразуется в тепловую энергию и передается в окружающую среду. Общий температурный фон устройства определяется удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплового потока, проходящего сквозь кожух (корпус) устройства.

Иерархическая структура электронной аппаратуры предполагает условное деление на модули, блоки, стойки, шкафы, т.е. на конструктивно и функционально законченные устройства различной сложности. Для аппаратуры с малой удельной объемной мощностью блоки могут выполняться в герметичных или незначительно перфорированных кожухах. Достаточно сильно теплонагруженные блоки, как правило, выполняются или в герметичных продувных кожухах, или в сильно перфорированных кожухах. Также рационально наряду с принудительным охлаждением применение системы кондуктивного охлаждения с широким использованием металлических теплостоков с малыми значениями термосопротивлений.

Экспериментальные исследования образцов отдельных электронных блоков и устройств показывают, что без искусственного теплоотвода поверхность в 1 см обычных конструкций рассеивает при определенных условиях внешней среды мощность 25-30 мВт.

Точный анализ состояния электронных узлов связан с большими трудностями, которые объясняются сложностью конструкции и происходящих в ней процессов, поэтому при изучении теплового режима электронного узла применяют приближенное физико-математическое исследование и расчет теплоотвода носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

Наиболее полные методики расчета тепловых режимов различного типа аппаратуры приведены в (9,10,11,14,15).