Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Сентября 2011 в 10:31, реферат
Микрокомпоненты, применяемые совместно с ИС, должны быть совместимыми с ними по конструкции, технологии и уровню надежности. В некоторых случаях оправдано применение гибридных интегральных схем (ГИС).
конструкции и довести
его до величины полностью определяемой
энергетическими соотношениями
и условиями охлаждения.
В нашем случае
мы рассматриваем тепловой расчет микроузла,
который позволяет нам определить картину температурного поля
ГИС
с помощью расчета
тепловых режимов и взаимовлияния
элементов.
Примем условные
обозначения:
Wя4iя0 - удельная мощность
рассеивания элемента, Вт/смя52я0;
Wя4i maxя0 - максимальная удельная мощность рассеивания
элемен-
та, Вт/смя52я0;
я7DQя0 - допустимая абсолютная погрешность перегрева,
я5oя0С;
я7lя0 - теплопроводность
подложки, Вт/м - град;
lя43я0 - толщина подложки,
нм;
Rя4kя0 - контактное тепловое
сопротивление, мя52я0 град/Вт;
Zя4oя0 - эквивалентный
радиус тепла, мм;
rя4oя0 - эквивалентный
радиус источника тепла, мм;
Pя4iя0 - мощность источника
тепла, Вт;
Sя4iя0 - площадь поверхности
источника, ммя52я0;
.
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО
ПОЛЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
Экивалентный
радиус подложки
Zя4oя0= 90 мм;
Эквивалентный
радиус источника тепла rя4oя0=
Критериальную
величину рассчитываем по
я7|\\\\\\\\\
я7|\\\ /я0 1я77я0Zя4oя52
j=я7?я0 Bя4iя7 я0=я7 /я0
ДДДДДДДДД ;
я7?я0 Rя4kя77l7я0lя4з
я7|\\\\\\\\\\\\\\\
я7/ я01я77я0(9я77я010я5-2я0)я52
j = я7 /я0 ДДДДДДДДДДДДДДДД
= 3,5; где Rя4kя0 = 10я5-3я0,
я7?я0 4я77я010я5-3я77я0170я77я010я5-
Bя4iя0 - критерий Био;
j - критериальная величина.
Для нахождения критерияя7 fя0 необходимо определить
отношение
r/Zя4oя0.
Определяем функцию
я7fя0(r/Zя4o,jя0) по таблице;
Y(r/Zя4o,jя0)=0,5064
При r=rя4oя0 определяем тепловой коэффициент F(rя4oя0);
отношение
r/Zя4o,jя0= 0,7/9,0=0,078
1
F(rя4oя0)= ДДДДД Y(r/Zя4oя0,r/Zя4o,jя0)
2lя43я77l
F(rя4oя0) = 0,37 град/Вт
Температура в
точке r=rя4oя0 составляет
t(rя4oя0)я77я0tя4cя0 = Pя77я0F(rя4oя0)
t(rя4oя0) = 70,6 град
tя4cя0 принимается
равной tя5oя0 устройства и равно 70я5oя0.
Рассчитываем
коэффициент F(r/Zя4oя0) для следующих
точек:
r/Zя4oя0=0,2;0,3;0,6;1.
Из таблиц находим
функцию Y для этих точек:
Y(0,2)=0,228 Y(0,6)=0,0376
Y(0,3)=0,136 Y(1)=0,0158
Тепловые коэффициенты
равны:
F(0,2)=0,17 F(0,3)=0,10
F(0,6)=0,03 F(1,0)=0,012
Перегревы в
этих точках составляют:
я7Qя0(0,2)=0,27я7 Qя0(0,6)=0,048
я7Qя0(0,3)=0,16я7 Qя0(1,0)=0,02
Вокруг каждого
источника делаем окантовку - зону влияния
элементов.
2.1.2 РАСЧЕТ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ
Для каждого
i-того источника тепла
близлежащие к центру
этого источника точки y-х элементов схемы,
которые хотя бы частично
заключены в области
i-то-
го элемента.
Температура любой
точки поверхности основания определяется
по формуле:
Kя4iя77я0Wя4iя7 {
я7Qя4iя0= Дя4Дя0ДДДя7 2 eя0(qя41я0rя41я0) + Signя7
я0qя42я77eя0(qя42я0rя41я0)
+ Sign rя42я77eя0(qя41я0rя42я0) +
я7[ я4 я7 я4 я7 }
+ Sign qя42я77я0Sign rя42я77eя0(qя42я0rя42я0)я72
я7]
qя41я0 = я7dя41я5'я0 + іxя4oя0ія7 я0rя41я0 = я7dя42я0' +
іyя4oя0і
qя42я0 = я7dя42я0' -я7 я0іxя4oя0ія7 я4 я7 я0rя42я0 = я7dя42я0' -
іyя4oя0і
qя4oя0 = min {qя41я0r} max {qя41я0r}
K = ДДДДДДДДДД ,
qя4c
я7Dя01 я7 Dя02
где я7dя41я5'я0= ДДД
и я7dя42я0'= ДДДД
lя43 я0lя43
я7Dя01 я7 я0ия7 Dя02
- размеры источника тепла;
Кя4кя0 - коэффициент
качества конструкции;
lя43
Кя4кя0= ДД .
я7l
Xя4oя0, Yя4oя0 - безразмерные координаты точки, в которой
определяется
перегрев в системе
координат, центр которой совпадает с
центром
i-того элемента, а
оси /1-6/ сторонам i-того элемента;
xя4oя0 = xя4oя0 / lя4 3
я7eя0(qя41я0r) = я7eя41я0(qя4oя0)
- я7eя42я0(qя4oя0k)
я7eя41я0(qя4oя0)я7
я0ия7 eя42я0(qя4oя0k) даны в таблице.
Определим перегревя7 Qя41-2я0 в ближайшей тоске влияния
дросселя
(элемента 2) на транзистор
(элемент 1).
я7dя41я5'я0 = 27,5 / 4я7
я0хя4оя0 = 4,75
я7dя42я0' = 33,5 / 4я4 я0уя4оя0
= 0
qя41я0 = 11,65 я7 я4 я7 я0rя41я0
= 8,4
qя42я0 = 2,15 я7 я0 я4 я7 я0rя42я0
= 8,4
Кя41я0 = 1,4 я4 я0Кя43я0
= 1,4
Кя42 я0= 4,0 я4 я0Кя44я0
= 4,0
я7eя0 (qя41я0;rя41я0) =
1
я7eя0 (qя42я0;rя42я0) =
0,9726
я7eя0 (qя41я0;rя42я0) =
1
я7eя0 (qя42я0;rя42я0) =
0,9726
я7Qя41-2я0 = 0,197
Перегрев в
ближайшей точке влияния
диод (элемент 3)
я7Qя43-2я0=0,00003
Для остальных
элементов:
Диод (элемент 3)я7 Qя41-3я0 = 6я77я010я5-3я0 на
транзистор
Стабилитрон (элемент 5)я7 Qя41-5я0 = 6я77я010я5-3я0
(элемент 1)
Транзистор (элемент 1)я7 Qя42-1я0 = 3я77я010я5-4я0 на
дроссель
Диод (элемент 3)я7 Qя42-3я0 = 6,63я77я010я5-2я0
(элемент 2)
Трансформатор (элемент
4)я7 Qя42-4я0 = 4я77я010я5-4
Стабилитрон (элемент
5)я7 Qя42-5я0 = 3я77я010я5-6
Транзистор (элемент
1)я7 Qя43-1я0 = 0 на диод
Трансформатор (элемент 4)я7 Qя43-4я0 = 1,6я77я010я5-2я0
(элемент 3)
Дроссель (элемент 2)я7 Qя44-2я0 = 7я77я010я5-6я0 на
трансформа-
Стабилитрон (элемент 5)я7 Qя44-5я0 = 1,47я77я010я5-3я0
тор (эл. 4)
Транзистор (элемент
1)я7 Qя45-1я0 = 7,8я77я010я5-5я0 на
Дроссель (элемент 2)я7 Qя45-2я0 = 7я77я010я5-4я0
стабилитрон
Диод (элемент 3)я7 Qя0 я45-3я0 = 4,44я77я010я5-2я0
(элемент 5)
Трансформатор
(элемент 4)я7 Qя0 я45-4я0 = 4,44я77я010я5-2
.
РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ
ПЕРЕГРЕВОВ ЭЛЕМЕНТОВ
Определяем безразмерные
параметры элементов схемы:
min(я7Dя0 1i,я7Dя0 2i) я4 я0
max(я7Dя01 i,я7Dя0 2i)
qя4oiя0= ДДДДДДДДДДДД
и Kя4iя0= ДДДДДДДДДДДД
lя43я0 min(я7Dя0 1i,я7Dя0 2i)
Удельная мощность
рассеивания элементов равна
Wя4iя0 = Pя4i я0/ Sя4i
Перегрев элементов
под действием рассеиваемой
я7Qя0 я4iя0 =я4
я0Kя4kя77я0Wя4iя77eя0 (qя4oiя0,k)
Собственный перегрев
состоит из перегрева элемента
и перег-
рева клея
я7Qя0 я4niя0 = я7 Qя0
я4iя7 я0+ я7Qя0 я4кл
Для транзисторов:
qя4оя0 я4тя0=6,875я4 я0Kя4тя0=1,2
Для трансформатора:я4
я0qя4оя0 я4тря0=6,875я4 я0Kя4тря0=1,0
Для диода:я4 я0
qя4оя0 я4дя0=1,75я4 я0Kя4дя0=1,0
Для дросселя:я4
я0 qя4оя0 я4дря0=4,5я4 я0 Kя4дря0=1,0
я7eя0 я41я0(qя4оя0 я4тя0)=0,9999я4 я0 я4 я0 я7eя0
я41я0(qя4оя0 я4дря0)=0,99930
я7eя0 я42я0(qя4оя0 я4тря0)=0,999952я4 я0 я7eя0 я41я0(qя4оя0
я4дя0)=0,86863
я7eя42я0(qя4оя0 я4тя0 Kя4тя0) = 0я4 я0 я7eя42я0(qя4оя0
я4дря0 Kя4дря0)=0,0008
я7eя42я0(qя4оя0 я4тря0 Kя4тя0) = 4,5я4 я0 я7eя42я0(qя4оя0
я4дя0 Kя4дя0)=0,05077