Выбор способа охлаждения функциональной ячейки

Для предварительного выбора способа охлаждения можно использовать следующую методику выбора системы охлаждения.[10]

На рисунке 3 представлены два типа областей: не заштрихованный - можно рекомендовать применение какого-либо одного способа охлаждения (1 - свободное воздушное, 3 - принудительное воздушное, 5 - принудительное испарительное); заштрихованный - возможно применение двух или трёх способов охлаждения (2 - свободное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и жидкостное, 6 - принудительное жидкостное и свободное испарительное, 7 - принудительное жидкостное, принудительное и свободное испарительное, 8 - свободное принудительное и свободное испарительное, 9 - свободное и принудительное испарительное).

Рисунок 3 - Области целесообразного использования различных способов охлаждения.

Тепловой режим ячейки состоит из температур всех элементов, установленных на ней.

Диапазон рабочих температур составляет от -40ºС до 65ºС.

Т_среды= +50°С – максимальная возможная температура среды;

Т_мах=+75°С – наименьшая из предельных (максимальных) температур всех ЭРЭ (температура работы микросхем N74F393D)

Мощность, рассеиваемая на всех элементах ячейке Q= 30,654 Вт.

Площадь условной поверхности охлаждения нагретой зоны определяется по формуле:

где L₁, L₂ и Н – линейные размеры нагретой зоны. L₁, L₂ – принимаются равными размерам печатной платы, так как все элементы рассеивающие мощность находятся на ней.

Н - определяется высотой элементов и толщиной печатной платы, разъёмы исключены из расчёта и Н = 3,4мм;

К - коэффициент плотности компоновки,

При расчёте для функциональных ячеек К = 1. Размеры печатной платы стандарта 6U составляют: 240 мм х 150 мм.

 S_з =2[L₁ * L₂ +( L₁ + L₃) * H *K = 2 *[240*160 + (240 + 160)*11,6 + 1,5)*1] = 77246 мм²= 0,077347 м²

Удельная мощность нагретой зоны вычисляется по формуле:

.

Допустимый перегрев, определяется температурой окружающей среды и минимальной предельной рабочей    температурой и рассчитывается по формуле:

;

.

Находя точку пересечения двух значений на диаграмме, определяется способ охлаждения.

Рисунок 4 - Выбор способа охлаждения для данного случая

На диаграмме точка попала в зону 2, где возможно как свободное воздушное, так принудительное воздушное. Ячейка устанавливается в блок, а блок устанавливается в шкаф с продувом воздуха, при этом ей будет присуще принудительное воздушное охлаждение.