Современная электроника №2/2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 шение термомоделирования при разра - ботке конструкции корпуса РЭА . В дан - ном случае при разработке электронной конструкции уместно опираться на еди - ный тип « корпусного » исполнения . Особенности решений по теплоотведению и термостабилизации Электронное устройство типично состоит из корпуса и внутренних ком - понентов , выделяющих тепло в рабо - чем режиме эксплуатации . Тут скрыт конфликт : разработчики стремятся уменьшить корпус ( так дешевле и соот - ветствует тенденции в микроэлектрони - ке , что определяется также рыночной конкурентоспособностью устройства ), а компактный корпус в принципе затруд - няет отвод тепла . Простой способ отвода тепла – метод воздушного охлаждения за счёт теплоотводов и особенно вентилято - ров . Однако при условно малой стоимо - сти метод не лишён недостатков , таких как высокое тепловое сопротивление , низкая температура окружающей сре - ды , возможное увеличение уровняшума – прииспользовании принудительной вен - тиляции . Кроме того , не всегда возможно задействовать принудительное или есте - ственное конвекционное охлаждение , а именно : для конструкций с высокой сте - пеньюзащитыот пылии влаги , для необ - служиваемых , неразборных корпусов или тех , что устанавливаются в труднодоступ - ных местах . Поэтому для охлаждения компонен - тов РЭА создают конструкции , когда алюминиевый корпус устройства явля - ется теплоотводящим фактором . Допол - нительная перфорация , в том числе в донной части корпуса , улучшает эффект теплоотведения . Иллюстрация вариан - та корпуса представлена на рис . 1. Чтобы увеличить естественную кон - векцию воздуха , добавлены отверстия на боковых и верхних гранях корпуса . Причём распределение воздушных пото - ков при горизонтальном и вертикальном положении корпуса оказалось разным . Как вариант , в устройствах с есте - ственной конвекцией при охлаждении уместно рассматривать конструкции с двойным корпусом . Конструкция кор - пуса состоит из двух частей : внутренняя часть с объёмной перфорацией по всему контуру для свободного потока охлаж - дающего воздуха ; наружный корпус – декоративный , с перфорацией только на задней стенке . Один из возможных вариантов проиллюстрирован на рис . 2. Зазор между внутренним и внешним декоративным корпусом обеспечивает беспрепятственную конвекцию . Охлаж - дение за счёт теплопроводности осно - вано на фиксированном контакте всей поверхности – металл с металлом . Так , тепло от нагреваемых компонентов за счёт теплопроводности передаётся на внешние поверхности теплоотводящих кожухов [8]. Чтобы справиться с про - блемой отвода тепла и дополнитель - но защитить печатную плату от помех , уместно использовать на одной из плат составной экран , выполняющий сра - зу два назначения – отвод тепловых потоков и защита от электромагнит - ных помех . Такой экран соединяется с « общим » проводом оборудования или заземляющим контуром . Дополнительным фактором тепло - отведения в конструкции корпуса РЭА из алюминиевого сплава являет - ся его рельефность . Простым способом рельефность обеспечивают с помощью фрезерования участков корпуса . К при - меру , можно создать выемки на корпу - се под соответствующие места , где на плате смонтированы наиболее тепло - излучающие элементы . Также хоро - шему теплоотведению способствуют паранитовые прокладки ( специальные , с высоким коэффициентом теплопро - водности ) и термопаста . Очень важно обеспечить надёжный , по всей поверх - ности , контакт между корпусом , экра - ном и нагревающимися электронны - ми компонентами . Вернёмся к типичному , класси - ческому варианту корпуса для РЭА , представленному на рис . 1. Допол - нительно повысить эффективность и ускорить процесс охлаждения можно за счёт охлаждения с помощью тепло - вых трубок . К примеру , такова попу - лярная конструкция из алюминиево - го радиатора и основания с медными трубками , напоминающими иголки ежа . Такая технология хорошо отво - дит тепло за счёт относительно боль - шого объёма поверхности теплоотво - дных трубок и расстояния между ними , заполняемого воздушными потока - ми . Кроме того , конструкция занима - ет небольшой объём , не создаёт шума и не требует обслуживания . В каждом конкретном случае моде - лирования на пути к серийному про - изводству оборудования разработчик рассматривает разные типы теплоотве - дения : естественную конвекцию , при - нудительное охлаждение с помощью вентиляторов и модульные системы жидкостного охлаждения . Главная же задача – обеспечить надёжность рабо - ты модуля и устройства в постоянном режиме в течение нескольких лет , в соответствии с расчётными значени - ями наработки до отказа . Особенности определений наработки до отказа РЭА В 2017 году в России вышел обнов - лённый ГОСТ 27.002-2015, где термин « средняя наработка на отказ » переи - менован в « среднюю наработку между отказами » для большей идентичности с переводом оригинального термина «Mean time between failures» (MTBF). В 2022 году введён в действие ГОСТ 27.102, отменивший действие ГОСТ 27.002-2015, и теперь использование обоих терминов : « средняя наработка между отказами » как универсальный показатель для всех видов распреде - ления и « средняя наработка на отказ » для случая экспоненциального распре - деления уместно . Среднее время нара - ботки на отказ РЭА – прогнозируемое время между отказами электронных ( или даже механических ) элементов системы приводящих систему в нера - бочее состояние . Термин использует - ся для пригодных к ремонту систем , в то время как среднее время до отка - за (MTTF) обозначает ожидаемое вре - Рис . 1. Корпус из алюминиевого сплава с перфорацией Рис . 2. Конструкция с двойным корпусом