цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Влияние температурного режима на надёжность РЭА

Влияние температурного режима на надёжность РЭА

Автор: Mike(admin) от 5-10-2018, 06:15

В рабочем состоянии радиоэлектронная аппаратура (РЭА) отдаёт полезной нагрузке десятые и сотые доли энергии, потребляемой от источника питания. Прочая электроэнергия, трансформируясь в тепловую, выделяется внутри устройства. Температура нагрева электронного устройства становится выше температуры окружающей среды, и в итоге происходит процесс передачи тепла в окружающую среду. Этот процесс идёт тем интенсивнее, чем больше разность температур устройства и окружающей среды.


При некотором значении температуры количество тепла, отдаваемое в окружающее пространство, равно количеству тепла, выделяемому внутри аппарата. Наступает состояние теплового равновесия, при котором температура нагрева в каждой точке электронного аппарата стабилизируется и остаётся постоянной. Тепловой режим, при котором устанавливается термодинамический баланс между источником и поглотителем тепловой энергии, называется стационарным. Тепловой режим, при котором происходит изменение температуры во времени, называется нестационарным. Установившееся значение температуры определяется количеством тепла, выделяемым внутри аппарата, и интенсивностью процесса отдачи тепла в окружающее пространство, а также температурой окружающей среды.


Надёжность РЭА очень сильно зависит от температурного режима. При увеличении температуры элементов РЭА с воздушным охлаждением от +40° до +70°C интенсивность отказов их увеличивается в 2-6 раз. Температура окружающей среды может сильно изменяться. Воздействие положительных и отрицательных температур может быть причиной постепенных и внезапных отказов РЭА.


К постепенным отказам, приводящим к параметрическому отказу РЭА, относятся: снижение электроизоляционных свойств материалов; возрастания токов утечки; снижение величины пробивного напряжения; изменение коэффициентов передачи транзисторов; изменение параметров ферромагнитных сердечников; изменение ёмкости конденсаторов, их электрической прочности, тангенса угла диэлектрических потерь; изменение сопротивления резисторов; увеличение тепловых шумов в пассивных и активных элементах.


К внезапным отказам относятся: нарушение целостности элементов конструкции из-за разницы температурных коэффициентов линейного расширения материалов (обрыв проводников, отслаивание и растрескивание подложек); отслаивание печатных проводников, расслаивание многослойных печатных плат, расширение микротрещин в под-ложках из-за замерзания влаги; появление закорачивающих перемычек и условий для протекания электрохимической коррозии из-за конденсации влаги; ухудшение качества герметизации и амортизации из-за затвердевания или размягчения резины.


Для каждого типа электрорадиоэлемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой этот элемент эксплуатироваться не должен. Поэтому одной из важнейших задач конструирования состоит в обеспечении правильного теплового режима для каждого элемента конструкции.


Тепловые расчёты и обеспечение тепловых режимов при проек-тировании РЭЭ осуществляются на основе рассмотрения процессов теплообмена и теплопередачи.


Теплообменом называется самопроизвольный необратимый про-цесс переноса теплоты от более нагретых тел (или участков тел) к менее нагретым. Различают теплообмен теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и радиацией (лучеиспусканием).


Теплопроводность – это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. Перенос тепла теплопроводностью происходит в пространстве, заполненном твердым веществом.


Конвекция (от лат convectio – принесение, доставка) – это перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы, теплоты и других физических величин. Различают естественную (свободную) конвекцию, вызванную неоднородностью среды (градиентами температуры и плотности), и вынужденную конвенцию, вызванную внешним механическим воздействием на среду. Процесс конвекции сопровождается теплопроводностью, в результате чего наблюдается конвективный теплообмен.


Конвективный теплообмен – это передача энергии в форме теплоты в неравномерно нагретой жидкой, газообразной или сыпучей среде, обусловленный конвективным движением среды и её теплопроводностью.


Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое за счёт внутренней энергии веществом, находящимся при определённой температуре. Часть тепловой энергии превращается в лучистую энергию и в виде электромагнитных волн переносится в пространство.


Все три способа переноса тепловой энергии существуют одновременно и определяют тепловой режим аппарата. Суммарная тепловая мощность, рассеиваемая нагретым телом, определяется как сумма всех состовляющих теплообмена (тепловые мощности при теплопередаче, конвекции и тепловом излучении).


Совокупность тел с различными теплофизическими параметрами и явно выраженными границами раздела называются системой тел или неоднородным телом, а каждая часть такой системы – однородным те-лом. Однородные тела могут быть изотропными и анизотропными.


Количественно тепловое состояние тела характеризуется его температурным полем, то есть совокупностью числовых значений температур в различных точках системы в данный момент времени.


Тепловым потоком называется количество тепла, переносимое в единицу времени через какую-либо поверхность. Тепловой поток направлен в сторону убывания температуры.




Теги: радиоэлектронная аппаратура




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий