Пути обеспечения температурной стабильности и теплостойкости РЭА.

 

1. Основным направлением является применение термостабильных и тепло­стойких ЭРЭ. Недостаток - влияние экономического фактора. Также необходимо учитыватьто, что при нормальных условий эксплуатации термостабильные и термостойкие элементы обладают рабочими харак­теристиками хуже характеристик не теплостойких ЭРЭ.

 

2. Применение температурно - компенсационных схем.

Это необходимые условия, иначе ток базы вызовет изменение напряжения базы. Сопротивление эмиттера - обратная связь по напряжению.

 

ИС типа МА727 обеспечивает дрейф "0" операционного усилителя 0,3 мкВ/°С. Цепь термостатирования содержится в самой ИС (термостатируется кремниевая подложка). Схема поддерживает температуру подложки 60...110°С с точностью 3°С, в диапазоне температур -50...100°С и транзисторной нагрузкой 1,5 Вт.

3. Рациональное конструирование РЭА с точки зрения обеспечения необ­ходимого теплового режима (правильное размещение ЭРЭ, примене­ние перфорации, оребрений, жалюзи...).

4. Применение специальных систем охлаждения как индивидуальных, так к общих.

5. Обеспечение постоянства параметров окружающей среды, то есть применение кондиционирования, термостатирования (высокая стоимость таких систем).

Баланс энергии в РЭА.

 

Q₁ -полезная (выходная) энергия.

Q₂ - энергия, затрачиваемаяна разогрев узлов и деталей.

Q₃ - энергия, затрачиваемая в окружающее пространство.

У выходных каскадов радиовещательных передатчиков

в бытовых ~ 1%.

 

При изучении теплового режима задача формулируется в следующем виде:

 

Определить температуру j-той области пространства tj (точка, поверхность элемента) в зависимости от мощностей источников тепла,действующих в аппарате и от времени при заданной темпера­туре окружающей среды. Этот случай соответствует и стационарному и нестационарному режимам.

Для стационарного теплового процесса

Для уменьшения влияния температура окружающей среды вводим

Установившийся режим имеет вид:

 

Тепловой режим прибора до включения, при включении и во время работы.

I - нестационарный тепловой режим

II - стационарный режим

Краткие основы теплопередачи.

Процесс теплообмена РЭА сложен, методически удобно разделить его на три части:

 

1. теплопроводность - кондукция.

2. конвекция.

3. излучение (тепловое).

 

Þ Обмен энергией происходит путём непосредственного соприкосновения между частицами тела, имеющими разность температур. Процесс носит микроскопический характер.

Þ Перенос тепловой энергии происходит на макроскопическом уровне и осуществляется одновременно с перемещением: частиц (жидкости и газы всегда сопровождаются теплопроводностью). Для протекания процесса большое значение имеют состояние и характер движения жидкости.

Þ Тепловая энергия распространяется в виде ЭМВ и сопровождается превращением энергий: тепловой в лучистую и наоборот.

 

Теплофизические параметры.

Плотность	(масса / объем)
Коэффициент теплопроводности
Удельная теплоёмкость
Коэффициент температуропроводности

Коэффициент теплопроводности характеризует способность вещества проводить тепло.

Коэффициент температуропроводности - комплекс величин, который в нестационарных тепловых процессах характеризует скорость изменения температуры.

Вязкость возникает при движении реальной жидкости междучастицами или слоями, движущимися с различными скоростями, при этом возникают силы внутреннего трения, противодействующие движению в соот­ветствии с законом Ньютона.

где S - силы внутреннего трения,

dW/dn - градиент движущегося потока,

 

Передача тепла теплопроводностью.

Теплопроводность. Аналитическое исследование теплопроводности сводится к изучению пространственно - временного изменения температуры, то есть к исследованию уравнения:

Это математическое описание температурного поля.

Температурное поле -совокупность значений температуры во всех точках изучаемого пространства для каждого момента времени.

 

Различают стационарные и нестационарные температурные поля.

- нестационарное температурное поле. Температура меняется с течением времени от одной точки к другой.

- стационарное температурное поле. Температура в каждой точке остается неизменной.

Это пространственные поля - функция трех координат.

- двумерное поле.

- одномерное поле

- одномерное стационарное тепловое поле.

Температурный градиент. Если соединить точки тела, имеющие одинаковую температуру, то получим поверхность равных температур, называемую изотермической. Изотермические поверхности не пересекаются. Пересечение изотермических поверхностей плоскостью дает на этой плоскости семейство изотерм.

Наибольший перепад температуры на единицу длины - в направлении нормали к изотермической поверхности. Возрастание в направлении нормали к изотермической поверхности характеризуется градиентом температуры - вектором, направленным по нормали

- единичный вектор, нормальный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры.

- производная от температуры по нормали.

Значение температурного градиента не одинаково для различных точек изотермической поверхности. Оно больше там, где расстояние между изотермическими поверхностями меньше.

- скалярная величина, равная температурному градиенту. Она отрицательна в направлении убывания температуры.

Проекции вектора на координатные оси:

 

Процесс распространения тепла связан с распределением температуры и самостоятельно тепловая энергия переносится только в сторону убывания температуры.