Способ определения допустимой мощности рассеяния тепловыделяющих изделий в вакууме

 

(ii) 7693S5

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик,. (61) Дополнительное к авг. свид-ву— (22) Заявлено 11,10.78 (21) 2676901/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (45) Дата опубликования описания 07,10.80. (51) И. Кл.

G 01 К 15/00

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК 536.53 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Воронцов, В. И. Ванин и И. В. Куликов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОЙ

МОЩНОСТИ РАССЕЯНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ

ИЗДЕЛИИ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано для получения информации о величине мощности, рассеиваемой тепловыделяющими изделиями в условиях космического вакуума, например о мощности рассеяния изделий электронной техники, работающих в составе радиоэлектронной аппаратуры негерметизированных отсеков космических летательных аппаратов, для оценки их тепловой устойчивости в условиях космоса.

Известен расчетно-экспериментальный способ определения допустимой мощности рассеяния резисторов в вакууме, по которому определяют допустимую температуру перегрева резистора в условиях нормального атмосферного давления при фиксированной величине кондуктивного теплового сопротивления за точкой контакта электрических выводов резистора с испытательной платой, максимальной температуре окружающей среды, допускающей эксплуатацию резистора без снижения мощности и при номинальной нагрузке. Полученную таким образом допустимую температуру перегрева используют при расчете допустимой мощности рассеяния для любой величины пониженного атмосферного давления

2

К недостаткам способа следует отнести сложность расчетов, требующих длительного времени, а также приближенный характер результатов расчета, особенно при пересчете для других значений кондуктивного теплового сопротивления и температуры окружающей среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описы10 ваемому является способ определения допустимой мощности рассеяния тепловыделяющих изделий электронной техники в вакууме, включающий определение зависимостей лучистой составляющей мощности рас,15 сеяния и кондуктивной составляющей при теплоотводе по электрическим выводам изделия к плате от температуры окружающей поверхности. Определяют две графические зависимости допустимой мощности

20 рассеяния изделия от температуры окружающей его поверхности. Первая зависимость показывает значения мощности рассеяния при наибольшем возможном на практике кондуктивном теплоотводе по электриче25 ским выводам изделия. Величины мощности рассеяния для построения этой зависимости находят путем подборки электрической нагрузки на изделии при температуре на концах его электрических выводов, рав30 ной заданной температуре окружающей

769365

3 поверхности. Вторая завпси iocTI> пок гзываст значения только лучистой составляющей мощности рассеяния при отсутствии кондуктивного теплоотвода по электрическим выводам изделия. Величины мощности рассеяния для построения этой зависимости находят тоже путем подбора электрической нагрузки на изделии, но при температуре на концах электрических выводов, равной предельно допустимой температуре корпуса изделия (2).

Недостатками способа являются высокая трудоемкость и низкая оперативность измерений п большой расход хладагента при поддержании температуры на концах электрических выводов изделия, равной температуре окружающей поверхности, и значительный промежуток времени, необходимый для установления этой температуры.

Кроме того, использование графиков полученных зависимостей вызывает трудности при нахождении значений мощности рассеяния для промежуточных значений температуры на концах электрических выводов, так как для этого приходится пользоваться приемом интерполирования.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение оперативности измерений. ,Для достижения поставленной цели кондуктивную составляющую мощности рассеяния определяют путем нагрева обесточенного изделия через контакты его электрических выводов с платой, измеряя разность температур между изделием и платой, и определяют кондуктивную составляющую по зависимости лучйстой составляющей от температуры окружающей среды.

Вначале определяют зависимость лучистой составляющей мощности рассеяния от температуры окружающей изделие поверхности, а затем находят зависимость кондуктивной составляющей мощности рассеяния от разности температур между изделием и местами контакта его электрических выводов с крепежной платой. Для этого при нижнем из заданного диапазона значении температуры окружающей изделие поверхности повышают температуру изделия до предельного допустимого значения путем кондуктивного нагрева от места контакта выводов изделия с платой. После наступления теплового равновесия измеряют разность температур между изделием и местами контакта его электрических выводов с крепежной платой. Затем по зависимости лучистой составляющей мощности рассеяния от температуры окружающей поверхности находят значение лучистой составляющей мощности рассеяния, соответствующее нйжнему значению температуры окружающей поверхности. Это значение принимают за кондуктивную составляющую мощности рассеяния при измеренной разности температур между изделием и мс4 стами контакта выводов с платой. Перечисленные операции проводят и для верхнего, из заданного диапазона, значения температуры окружающих поверхностей. По полученным значениям мощности строят зависимость кондуктивной составляющей мощности рассеяния от разности температур между изделием и местами контакта выводов с платой. Допустимую мощность ,„0 рассеяния для любых значений температуры окружающей поверхности из заданного диапазона и для любой возможной разности температур между изделием и местами контакта выводов с платой находят путем суммирования соответствующих значений лучистой и кондуктивной составляющих.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Испытываемое изделие 1, например полупроводниковый диод, установленный на испытательной плате 2, помещают в вакуумную камеру 3. Камеру откачивают до давления 1,3 10 — Па (10- мм рт. ст.) или

25 ниже. Затем на обесточенном диоде 1 при помощи регулирования температуры внутренней поверхности вакуумной камеры 3 устанавливают нижнее значение температуры окружающей поверхности из заданноЗ0 го диапазона. После наступления теплового равновесия температуру мест контакта электрических выводов 4 с платой 2 повышают с помощью нагревателей 5, размещенных в плате 2, до величины предельно

05 допустимой температуры корпуса, диода 1.

На диод 1 подают электрическую нагрузку, подбирая ее таким образом, что температура корпуса диода 1 оказалась равной предельно допустимой. При подборе вели40 чины электрической нагрузки температуру мест контакта выводов 4 с платой 2 регулируют и поддерживают равной предельно допустимой температуре корпуса диода 1.

Величина подобранной электрической на45 грузки соответствует лучистой составляющей мощности рассеяния для заданной температуры внешней среды. Такие же операции проводят при верхнем значении температуры окружающей поверхности из задан50 ного диапазона. Затем определяют зависимость кондуктивной составляющей мощности рассеяния от разности температур между корпусом диода 1 и местами контакта выводов 4 с платой 2. Для этого с диода 1

55 снимают электрическую нагрузку, затем на обесточенном диоде 2 устанавливают нижнее из заданного диапазона значение температуры окружающей поверхности. Далее при помощи нагревателей 5 повышают темG0 пературу мест контакта выводов 4 с платой

2 до тех пор, пока температура корпуса диода 1 не станет равна предельно допустимой. После этого с помощью термопар 6 и

7 измеряют разность температур между

55 корпусом диода 1 и местами контакта вы769365 водов 4 с платой 2. Сигнал с термопар 6 и 7 поступает на измерительный прибор 9.

Из графика зависимости лучистой составляющей мощности рассеяния от температуры окружающей поверхности находят значение лучистой составляющей мощности для выбранной температуры внешней среды. Это значение равно значению кондуктивной составляющей мощности при измеренной разности температур между корпусом диода 1 и местами контакта выводов 4 с платой 2. Перечисленные операции проводят и при верхнем из заданного диапазона значении окружающей поверхности.

С помощью двух полученных значений мощности строят в виде прямой графическую зависимость кондуктивной составляющей мощности от разности температур между изделием и местами контакта его электрических выводов с крепежной платой. Тогда допустимую мощность рассеяния изделия для любой из заданного диапазона температуры окружающей поверхности и для любой из возможных разностей температур между изделием и местами контакта

его выводов с платой определяют путем суммирования значений лучистой и кондуктивных составляющих мощности рассеяния, найденных из соответствующих зависимостей.

Предлагаемый способ определения допустимой мощности рассеяния в вакууме позволяет значительно снизить трудоемкость и повысить производительность процесса измерения. Кроме того сокращается расход хладагента и время испытаний, так как нет необходимости в установлении и поддержании заданной температуры мест контакта выводов с платой.

Формула изобретения

Способ определения допустимой мощности рассеяния тепловыделяющих изделий в вакууме, включающий определение зависимостей лучистой составляющей мощности рассеяния и кондуктивной составляющей при теплоотводе по электрическим выводам изделия к плате от температуры окружаю,т щей поверхности, суммирование полученных зависимостей, отличающийся тем,что,с целью снижения трудоемкости и повышения оперативности измерения, кондуктивную составляющую мощности рассеяния определяют путем нагрева обесточенного изделия через контакты его электрических выводов с платой до максимально допустимой температуры изделия, измеряя разность температур между изделием и платой, и опредеg() ляют кондуктпвную составляющую по зависимости лучистой составляющей от температуры окружающей среды.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Вптохпп А. Д. Расчет допустимой мощности рассеяния резисторов произвольной формы в условиях пониженного атмос,и ферного давления, Электронная техника, Сер. 8, Радиодетали, вып. 4, 19G9, с. 73—

83.

2. РМ 11.070.055. Изделия электронной техники. Методы определенпя тепловой устойчивости в условиях воздействия термовакуумных факторов космического пространства. Л., 1978.

769365

Составитель В. Копаев

Техред О. Павлова

Редактор О. Филиппова

Корректор Л. Орлова, Загорская типография Упрполиграфпздата Мособлисполкома

Заказ 6733 Изд. М 469 Тираж 729 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5