СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 7/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2016 0 500 000 3 000 000 1 000 000 1 500 000 2 000 000 2 500 000 Наработка на отказ (час) (MTBF) Температура ( ° С) 25,0 31,7 38,3 45,0 51,7 58,3 65,0 71,7 78,3 85,0 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 70 30 100 90 80 70 60 50 40 20 10 0 КПД (%) Входное напряжение (В) 75 транзисторы с двойной диффузией (Vertical Double Diffused MOSFET) или VDMOSFET. Выводы затвора и истока располагаются на поверхности кри- сталла, а вывод стока – на его нижней стороне. При этом ток нагрузки прохо- дит вертикально по кристаллу. На рисунке 10 представлена зависи- мость КПД от значения входного напря- жения. КПД практически не зависит от входного напряжения. На рисунке 11 показана зависимость значения среднего времени наработ- ки на отказ (MTBF), рассчитанного для условий орбитального полёта, от температуры. Надёжность большин- ства электронных компонентов в зна- чительной степени зависит от темпе- ратуры. Среднее время наработки на отказ уменьшается вдвое при увели- чении рабочей температуры на каж- дые 10 ° C. Повышение средней темпе- ратуры на +25 ° C снижает надёжность электронного компонента пример- но в 5 раз. Поэтому важно обеспечить эффективный отвод тепла от поверхно- сти модуля питания и минимизировать перегрев. Основные концепции надёж- ности источников питания рассмотре- ны в работе [10], в которой приводятся примеры корректного использования информации о надёжности источни- ков питания. Металлический корпус изготовлен из холоднокатаной стали, которая имеет высокое значение теплопроводности. В таблице 3 приведён тепловой импе- данс модуля. Рис. 11. Зависимость наработки на отказ от температуры корпуса преобразователя HDCD/100-28-65/SP Для поддержания температуры кор- пуса ниже +125 ° C должен использо- ваться теплоотвод. При разработке конструкции источника питания обе- спечению теплового режима модулей питания в конкретных условиях экс- плуатации необходимо уделять осо- бое внимание. Подробно тепловые расчёты источников электропитания рассмотрены в различных публикаци- ях, например, [11, 12]. В статье [11] под- робно описаны методы обеспечения тепловых режимов гибридно-плёноч- ных DC/DC-преобразователей. Выбрать наиболее эффективный способ отвода тепла от модуля питания в конкретных условиях эксплуатации, минимизиро- вать перегрев и габариты устройств охлаждения – задачи теплового кон- струирования. Необходимо отметить, что в каче- стве теплостока для обеспечения кон- дуктивного теплоотовода может быть использован специальный радиатор, а также массивные металлические эле- менты конструкции (шасси или кор- пус). Из материалов, применяемых для изготовления радиаторов, наибо- лее высокими значениями теплоём- кости на единицу объёма обладают сталь, медь, латунь и никель. Однако на практике алюминиевые радиато- ры предпочтительней с точки зрения соотношения эффективности тепло- отдачи на единицу объёма. Для наи- лучшей передачи тепла от основания к радиатору необходимо использовать специальные теплопроводящие пасты и прокладки, сглаживающие естествен- ные неровности поверхности. В аппа- ратуре авиационно-космического обо- рудования нельзя применять крем- нийсодержащие материалы. Поэтому рекомендуется применять теплопро- водящие прокладки на основе стекло- волокна или диэлектрической плёнки. Можно рекомендовать применять кера- мико-полимерные теплопроводящие диэлектрические листовые материа- лы российского производства Нома- кон™, которые не выделяют вредные вещества при вакуумно-тепловом воз- действии и не содержат летучих кон- денсирующих веществ. Л ИТЕРАТУРА 1. Кочемасов В., Строганова E. Электронные компоненты иностранного производства. Ограничение экспорта в Россию. Электро- ника: НТБ. 2013. №1. 2. Борисов Ю.И. Ёмкий Государственный оборонный заказ – это шанс для про- мышленности России. Электроника: НТБ. 2015. №1. 3. Белоус А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В. Кос- мическая электроника. Книга 2. М. Техно- сфера. 2015. 4. Кэмпбелл М. Экспорт DC/DC-преобра- зователей из США обеспечит рост кос- мической отрасли России. Электронные компоненты. 2014. №10. 5. Жданкин В.К. Радиационно-стойкие без- лицензионные DC/DC-преобразователи International Rectifier. Компоненты и тех- нологии. 2015. №4. 6. Турцевич А., Ланин В., Керенцев А. Осо- бенности корпусирования герметичных интегральных схем. Силовая электрони- ка. 2015. №4. 7. Иванов А., Кононыхин Д. Знакомство с тех- нологией шовно-роликовой герметиза- ции. Силовая электроника. 2011. №2. 8. Царенко В.А. Расчёт выходного фильт- ра импульсного источника питания. Практическая силовая электроника. 2002. №8. 9. Хофер Т. Практическая разработка и опти- мизация фильтров ЭМС. Электронные компоненты. 2014. №6. 10. Лукин А.В. Надёжность источников вто- ричного электропитания. Практическая силовая электроника. 2001. №3. 11. ЖданкинВ.К. Обеспечениетепловыхрежи- мов гибридно-плёночных DC/DC-пре- образователей. Компоненты и техноло- гии. 2016. №7. 12. Борисов В.Ф., Лавренков О.П., Наза- ров А.С., Чекмарёв А.Н. под ред. Назаро- ва А.С. Конструирование радиоэлектрон- ных средств. М. Изд-во МАИ. 1996. Таблица 3. Тепловой импеданс модуля HDCD/100-28-65/SP Модель Тепловой импеданс, ° C/Вт Размеры радиатора, мм Мощность, Вт Материал радиатора HDCD/100-28-65/SP 2,4 300 × 200 × 2 11,47 Медь Рис. 10. Зависимость КПД от значения входного напряжения