Название: Конструирование РЭС (Н.С. Шляпников)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1587


4.7.распределение ресурса масс и объемов» в конструкциях.рэс

Будем  рассматривать  конструкцию  как  совокупность  различных  по  своему назначению элементов и компонентов, объединенных общими связями. Эти элементы и компоненты подразделяются на три основные группы, а именно: полезные (схемные) элементы — группа N, несущие конструкции — группа Н, монтаж — группа М В соответствие с этим делением массу и объем любого конструктива РЭС можно записать как суммы этих величин составляющих групп:

 

где VB — объем незаполненных элементами и компонентами конструкций воздушных промежутков. Из приведенных выше выражений, используя общее выражение для удельной  массы  (m'=m/V),  можно  получить  уравнение,  отражающее  распределение ресурса масс и объемов в конструктиве любого уровня:

 

где  т'N,  т'н,  т'M—  удельные  массы  соответствующих  групп  элементов  и компонентов, как правило, отражающие плотности материалов, из которых они выполнены.

Само по себе определение удельной массы конструктива, например блока или ячейки,

не представляет особого интереса для сравнения качества конструкции, так как с ростом интеграции ИС доля полезных элементов в общей массе конструкции уменьшается, а доля несущих   конструкций   и   монтажа   при   существующих   методах   их   изготовления

увеличивается. Иными словами, увеличение плотности конструкции достигается не ее компактной компоновкой, а «утяжелением» за счет несущих и монтажных конструкций в

общей массе. Это положение подтверждается усредненными результатами проведенного анализа по распределению масс и объемов в современных наиболее компактных конструкциях ячеек и блоков РЭС (табл. 4.4).

Используя данные табл. 4.4 и уравнение распределения ресурса масс и

объемов, можно на этапах разработки конструкции более правильно путем расчетов выбрать вид материала несущей конструкции, вид монтажа и компоновочной схемы и др. Покажем это на примерах.

Пример. В цифровой ФЯ на металлической рамке содержится 8 МСБ по 12 ИС в каждой. Требуется выбрать материал рамки. Мощность потребления каждой ИС равна 40

мВт,  а  мощность  рассеяния  32  мВт.  Тогда  ячейка  рассеивает  мощность  3,07  Вт Допустимая мощность рассеяния для ячейки равна 60 Вт/дм3. Тогда объем ее должен быть не менее V=> 3,07/60= 0,051 дм3 = =51 см3 . Масса ячейки по ТЗК не должна превышать

75 г, откуда удельная масса т'<= 75/51 = 1,47 г/см3. Уточним исходные данные: для ситалловых подложек МСБ Pcm =  2,6 г/см3 = m'n, плотность стеклотекстолита РСФ= 2,47

г/см3   =  т'M.  Из  табл.  4.4  имеем VN/V=0,18,  VH/V=0,24 и  VM/V=0,04. Подставляя эти

данные в уравнение ресурса масс, получаем, что

Таблица 4.4

Конструктив

VN/ V

VH/ V

VM/ V

VV/ V

mN

/m

mH /m

mM

/m

т',

г/см3

Двухсторонняя ФЯ на печатной плате с

0,14

0,13

0,1

0,63

0,31

0,47

0,22

0,75

Двухсторонняя ФЯ на металлических рамках с

0,18

0,24

0,04

0,54

0,23

0,69

0,08

0,95

Блок книжной конструкции из ФЯ на печатных платах с

0,08

0,11

0,06

0,75

0,24

0,55

0,21

0,5

Блок книжной конструкции из ФЯ на металлических

0,1

0,2

0,1

0,6

0,15

0,62

0,23

1,15

 

 

Таким образом, для выбора материала рамки рассчитана допустимая (не более) плотность этого материала. Из применяемых металлов можно рекомендовать алюминиевые (Pan,=2,8 г/см3) или магниевые (PМS= 1,8 г/см3) сплавы, например АМг,

В95, МА8 и др. Выбираем алюминиевый сплав АМг, тогда т'H  = 2,8 г/см3. Определим

реальную величину m'=2,6*0,18+2,8*0,24+ +2,47*0,04=l,24r/CM3, откуда масса ячейки при

минимально допустимом объеме будет равна

 

 

Пример В блоке книжной конструкции из ФЯ на металлических рамках с бескорпусными

МСБ необходимо выбрать вид внутриблочного монтажа:

либо матрицу-ремень, либо гибкие шлейфы. Примем условия предыдущего примера: т' =

1,24 г/см3, m'N=2,6 г/см3, т'H= 2,8 г/см3, а также т'M  = 1,8

г/см3 (резина, лавсан). Из табл. 4.4 находим VN/V=0,1, VH/V=0,2. Тогда

 

При применении матрицы-ремня объем, занимаемый матрицей-ремнем и печатными платами, составляет 25...30\%, т.е. VM /V = 0,25...0,3 > 0,23,

поэтому этот вариант не годится и следует выбрать гибкие шлейфы, занимающие 0,1

объема блока.