|
| |
|
Слаботочка Книги г J J L JL i Рис. 7.2. Вариант блока книжной конструкции РЭА ек элементов НК (рамки, ребра жесткости и т. д.), элементов крепления (приливы, кронштейны, шарниры, бобышки и т. д.), элементов конструкции корпуса блока и элементов крепления блоков в стойке, шкафу и т. д. По климатическим требованиям условия эксплуатации оказывают влияние на вариант исполнения корпуса блока: герметичный, негерметичный. Повышение требований по механическим и климатическим воздействиям на аппаратуру приводит к увеличению вспомогательного объема блока, что в свою очередь влечет за собой увеличение полного объема блока. Следующим основным фактором, влияющим на габариты блоков, является применяемая элементная база и число элементов, размещаемых в блоке. При разработке современной аппаратуры широко используются достижения в области микроэлектроники. Широкая гамма разработанных и серийно выпускаемых ИС различной степени интеграции в сочетании с МСБ позволяют даже при значительном увеличении числа элементов в принципиальной электрической схеме блоков сокращать их габариты, что достигается повышением плотности упаковки элементов. Дальнейшее увеличение степени интеграции ИС и МСБ, использование новых физических принципов функционирования, достижения в области пленочной и полупроводниковой электроники, оптоэлектроники, акустоэлектроники и в других разделах физики твердого тела позволяют создавать совершенную по своим тактико-техническим и экономическим характеристикам микроэлектронную аппаратуру Элементы электрических соединений в блоках влияют на размеры зон электрической коммутации, которые разделяются на внутриблочные и межблочные. Внутриблочная зона образуется элементами электрической коммутации между ячейками внутри блока, межблочная - элементами электрической коммутации между блоками в шкафу, стойке, пульте и т. д., с учетом объемов, занимаемых частью межблочных электрических соединителей, входящих в полный объем блоков. Межблочные электрические соединения могут осуществляться: жгутовыми соединениями с помощью объемных проводов, разъемами, соединителями и гибкими шлейфами или гибкими кабелями и коммутационной печатной платой. Электрические соединители в ячейках занимают в блоках зону, равную 25-35 мм, что увеличивает одну из сторон блока в зависимости от выбранного варианта компоновки. Жгутовые соединения, гибкие печатные и коммутационные платы увеличивают габариты корпуса блока на 15-20 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для обеспечения в блоках РЭА нормального теплового режима применяются различные системы охлаждения в зависимости от температуры окружающей среды, максимально допустимой температуры ЭРЭ, варианта исполнения корпуса блока (герметичный, негерметичный) и варианта конструкции и компоновки ячеек в блоке. Воздушная система охлаждения при естественной конвекции вызывает необходимость выполнения зазоров между ячейками 6- 8 мм для обеспечения нормального теплового режима внутри блока. Воздушная система охлаждения с принудительным охлаждением позволяет уменьшить зазоры между ячейками до 2 мм, однако вызывает увеличение объема блока на 10-15% за счет установки вентилятора или воздуховодов. В сочетании с перечисленными системами охлаждения применяются кондуктивные теплостоки, т. е. вводятся радиаторы, тепло-отводящие шины, тепловые трубки, оребрение корпусов блоков и т. д., что также увеличивает габариты блоков (на 20-25%) и влияет на размеры их НК. Метод изготовления элементов НК блоков (штамповка, литье, прессование, механическая обработка) влияет на их габариты. Особое внимание следует обратить на габариты блоков и конструктивное исполнение вариантов компоновки ячеек и зоны внутриблочной электрической коммутации в полезном объеме блока (рис. 7.3). Как видно из рисунка, полезный объем блока можно условно представить в виде двух объемов: объема Vi, занимаемого функциональными ячейками, и объема V2, занимаемого под элементы электрического соединения и их электрический монтаж. Для рассматриваемых вариантов I и II компоновки эти объе-емы можно выразить следующим образом: Vi = LH {В-В) = LHB„ ; (7.1) для вариантов III и IV: Vi = L (Я- Я,,) B;V2 = LH„B- (7.2) для вариантов V и VI: V, = iL-U) HB;VL„ НВ. (7.3)      Рис. 7.3. Схема компоновки блоков: -длина, высота и ширина блока; L„, Я, В,. - ччсти блока, занимаемые э.чемен-тами внутриблочного электрического соединителя (коммутации) Из рассмотрения формул (7.1) -(7.3) видно, что наиболее рационально использовать варианты ко-мпоновки V и VI и наименее рационально варианты /, II, поскольку в блоках РЭА, как правило, 1>Я; L>B; Я>Б. (7.4) Отсюда получаем следующие неравенства: yv. VI > у in. /V > у/, . у/, > уш. /V > у V. V/ (7 Однако практика конструирования блоков РЭА показала, что варианты компоновки и VI не применяются, так как имеют очень плохие условия как для естественной конвекции, так и при принудительном охлаждении из-за перекрытия зоны прохождения потока воздуха внутри блока. Варианты компоновки / и / позволяют установить значительно большее число ячеек по сравнению с вариантами IV, V. С учетом условия (7.4) это следует из неравенства L/h, > B/h„ (7.6) где Ня - шаг установки ячеек. При рассмотрении вариантов компоновки, /, /-V следует отметить, что для книжных конструкций предпочтительнее варианты IV и V, так как данные конструкции должны иметь относительно небольшое число печатных плат (ячеек) по сравнению с разъемными конструкциями, что связано с невозможностью получения достаточного раскрыва ячеек. При естественной конвекции для блоков разъемной конструкции применяют вариант компоновки /. При необходимости использования принудительного охлаж- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [51] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |