|
| |
|
Слаботочка Книги единен воздуховод прямоугольной формы, через который протекает охлаждающий воздух. Такая конструкция обеспечивает малые значения теплового сопротивления между микросхемами и воздухом. При сборке ячеек вместе воздуховоды каждой из них образуют общий канал, через уплотнительные прокладки соединенный с передней панелью, в которой имеются отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха. Особенно эффективна такая конструкция для случаев установки ее на некоторых типах самолетов, где для охлаждения РЭА используется воздух в небольших количествах, но с низкой температурой. Такая конструкция позволяет применять и принудительное жидкостное охлаждение. На рис. 4.10 приведен герметичный блок разъемной конструкции, ячейки которого представляют собой печатную плату, на которой с двух сторон на металлических основаниях приклеены бескорпусные МСБ. Достижение хорошего теплового контакта между ячейкой и направляющей, по которой она движется, а следовательно, и с корпусом блока, без применения специальных уст ройств практически невозможно. Поэтому в конструкцию введены дополнительные элементы в виде пластин, расположенных между ячейками параллельно печатным платам и вклеенных в пазы каркаса дна и крышки блока. Тепловой поток от микросхем конвекцией и особенно излучением (пластины окрашены краской с высокой степенью черноты) передается на пластины, а от них кон-дукцией на корпус блока. Верхняя крышка имеет развитую теплоотдающую поверхность за счет оребрения. Кроме того, в этой конструкции непосредственный контакт ячейки с корпусом осуществляется через расширенную переднюю панель ячейки на оребрен-лую боковую съемную стенку блока. Для снижения теплового сопротивления этого контакта иа внутреннюю поверхность стенки наклеена гофрированная алюминиевая фольга. Все эти мероприятия дали снижение перегрева МСБ примерно на 657с, Ш1И при заданном перегреве микросборок позволили увеличить рассеиваемую в блоке мощность примерно в 1,7 ра.за (ОСТ 4ГО.010.0009-84). В конструкции предусмотрено дальнейшее улучшение тепловых характеристик блока за счет применения принудительного воздушного охлаждения. С этой целью оребрен-ная крышка блока закрывается пластиной, в результате получается ряд каналов, через которые пропускается охлаждающий воздух. Наибольший эффект дает воздух с параметрами, указанными в предыдущем случае. В тех случаях, когда герметичность конструкции ие является обязательным условием, целесообразно осуществлять перфорирование аппарата. Оптимальный коэффициент перфорации 0,2-0,25. При этом снижение перегрева элементов относительно окружающей аппарат среды достигает 20-30% по сравнению с герметичной конструкцией. Перфорации могут быть различных видов - отверстия, жалюзи, сетки, грибки и т. п. Размеры перфорационных отверстий выбирают по [33]. Перфорации целесообразно располагать на горизонтальных поверхностях, отстоящих друг от друга на максимальном расстоянии, в идеале на крышке и дне аппарата. При этом для обеспечения возможности свободного подхода к аппаратуре охлаждающего воздуха дно аппарата должно быть приподнято над базовой поверхностью на 20-30 мм. В тех случаях, когда невозможно перфорировать дно или крышку аппарата, допускается перфорировать боковые стенки, но при этом перфорации следует рас- полагать на расстоянии от дна или крышки не более чем на 1/4 высоты аппарата. Анализ современной РЭА показал, что более 90% ее о.хлаждается системами принудительного воздушного охлаждения. Это объясняется многими причинами, важнейшими из которых являются следующие: возрастающая с каждым новым поколением РЭА удельная тепловая нагрузка аппаратуры с сохранением примерно на том же уровне теплоустойчивости элементной базы; наличие доступного и дешевого теплоносителя; относительная простота конструкции нагнетателя (вентилятора) н воздуховодов. Вместе с тем системы принудительного воздушного охлаждения имеют и ряд существенных недостатков, таких как наличие акустических шумов и вибрации, увеличение объема и массы, снижение надежности изделия и, конечно, увеличение затрат мощности на охлаждение. Довольно часто встречаются случаи, когда элементы систем охлаждения, в первую очередь вентиляторы, разрабатываются недостаточно квалифицированными специалистами. Это еще более усугубляет объективные недостатки,, указанные выше. Кроме того, зачастую устанавливается вентилятор с заведомо завышенной на всякий случай производительностью. Если принять вО внимание, что КПД «самодеятельных» вентиляторов обычно ниже, чем унифицированных, и что расход энергии на питание вентилятора находится в квадратичной зависимости от производительности вентилятора, то в некоторых случаях мощность, затрачиваемая на охлаждение аппаратуры, приближается к мощности, выделяемой самой аппаратурой. До некоторого времени разработчики аппаратуры, в частности шкафов,, мало обращали внимание на герметизацию конструкции. Это приводило к тому, что через неплотности технологические (отверстия для ввода внешних электрических соединений и т. п.) и сборочные ((неплотное прилегание обшивки к каркасу, зазоры между элементами конструкции и т. п.) происходили утечки охлаждающего воздуха в окружающую среду. Утечки доот-игали 40% от общего подаваемого количества. В связи с этим для обеспечения нормального теплового режима приходилось подавать в шкаф воздуха на 40% больше, а это, в свою очередь, приводило к увеличению мощности электродвигателя вентилятора почти в 2 раза. Принятые в настоящее время энергичные меры по доработке конструкции позволили сократить утечки воздуха до 107о и менее [34]. Цще одним источником непроизводительного расхода охлаждающего воздуха являются перетоки, т. е. движение воздуха внутри шкафа не через сечение шкафа, занятое источниками тепловыделений, а через сечения, занятые электромонтажом, элементами крепления и т. п. Значения этих перетоков довольно значительны. Так, например, в шкафу, состоящем из восьми этажей (блоков), переточки в этажах с третьего по седьмой достигают 257о и только в восьмом этаже они отсутствуют, так как здесь появилась возможность перекрыть их с помощью пластин [34]. Следует отметить, что потери напора внутри шкафов незначительны по сравнению с аналогичными параметрами на входе воздуха или на выходе его Из шкафа. Так, например, потери напора в шкафу, состоящем из восьми этажей (блоков), при расходе воздуха 0,1-0,125 м/с составляют для аппаратуры на ИС всего 5-15 Па [34]. На практике применяют три системы принудительного воздушного охлаждения: приточную, вытяжную и приточно-вытяжную (рис. 9.1). Приточная сис- Itttt \\\\\ -41, Рис. 9.1. Системы принудительного воздушного Рис. 9.2. Схемы распреде. охлаждения электронных модулей: ления воздуншого поток? а - приточная; б - вытяжная; в - приточно-вытяжная ПО Шкафам: а - параллельная; б - последовательная тема характеризуется тем, что воздух под давлением, создаваемым вентилятором, поступает в аппарат, отбирает тепло от элементов и выбрасывается в •окружающую среду или поступает в вытяжной воздуховод (коллектор). В вытяжной системе вентилятор устанавливается на выходе воздуха из шкафа. При этом он высасывает воздух из шкафа. В приточно-вытяжной системе вентиляторы устанавливают и на входе и иа выходе воздуха. Каждая из систем обладает своими достоинствами и недостатками. Достоинством приточной системы является тот факт, что воздух в шкаф подается с повышенным давлени-Ем, что благоприятствует теплоотдаче внутри шкафа. Вместе с тем поступаю щпй в шкаф воздух имеет более высокую температуру, так как он нагревается за счет части мощности, потребляемой электродвигателем вентилятора. В вытяжной системе мощность вентилятора не оказывает влияние на температуру всасываемого в шкаф воздуха, однако этот воздух имеет давление несколько ниже нормального и поэтому менее эффективен как теплоноситель. Кроме того, в такой системе электродвигатель вентилятора находится в потоке горячего воздуха, выходяи1его нз шкафа, и здесь следует обращать внимание на то, чтобы температура электродвигателя не превышала допустимую. Обе, и приточная, и вытяжная системы, имеют общий недостаток: они не препятствуют утечкам воздуха. В то же время применение приточно-вытяжной системы даже без изменения конструкции шкафа позволяет в несколько раз снизить утечки. Поэтому, несмотря на кажущуюся сложность приточно-вытяжной системы, применение ее экономически целесообразно. На практике в системах принудительного воздушного охлаждения воздух, как правило, движется снизу вверх. Это обстоятельство вызвано только удобством расположения и эксплуатации элементов системы (вентиляторов, воздуховодов, регулирующих устройств, датчиков контроля н т. п.). Движение воздуха сверху вниз не менее эффективно и поэтому может без ограничений применяться в необходимых случаях. 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||