Комплексное исследование блока РЭС на примере светоакустической приставки Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Андреев П.Г., Наумова И.Ю., Ширшов М.В.

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЛОКА РЭС НА ПРИМЕРЕ СВЕТОАКУСТИЧЕСКОЙ ПРИСТАВКИ

Рассматриваются вопросы проектирования светоакустической приставки, выполненной в виде радиоэлектронного блока, эксплуатируемого на подвижных объектах. Особое внимание уделяется: анализу

тепловых режимов теплонагруженных электрорадиоэлементов, применяемого радиатора, расчету надежности блока РЭС при нормальных и предельных условиях эксплуатации.

При проектировании современных возимых радиоэлектронных средств (РЭС) первоочередной задачей становится обеспечение надежности изделия работающего при воздействии ударных нагрузок, вибрации, влажности, достаточно быстро меняющейся температуры окружающей среды, пыли и других дестабилизирующих факторов. В зависимости от технического задания (ТЗ) на проект возможна ситуация, когда успешное решение с учетом одного или нескольких факторов не удовлетворяет условиям ТЗ оставшихся дестабилизирующих факторов, либо конструкция РЭС получается дорогой, не технологичной или не привлекательной для потребителя. Поэтому комплексное (системное) исследование РЭС на этапе проектирования позволяет учесть множество факторов влияющих на конструкцию РЭС.

Особое внимание при системном подходе к проектированию РЭС необходимо уделять анализу тепловых режимов теплонагруженных электрорадиоэлементов. Это позволяет уточнить состав элементной базы изделия и дополнительных охлаждающих конструкций применяемых в РЭС.

Так на примере светоакустической приставки представим методику оценки температурного режима тиристоров КУ202И и блока в котором расположены эти тиристоры.

Для выполнения расчета необходимы следующие исходные данные: базовая температура ^, 333 К;

мощность, выделяющаяся в блоке 0б, 3 Вт; мощность, выделяющиеся на тиристоре Оэ, 0,65 Вт; внутреннее перемешивание воздуха Ов, 0, 007 кг/с; размеры корпуса блока Ькх, Ьку, Ьк2, 0,07; 0,07; 0,04 м;

коэффициент заполнения блока Кз, 0,51514; общая площадь внешней поверхности корпуса блока Б к,

0,0049 м2; суммарная площадь поверхности тиристора Бэ, 0,00003 м2; площадь основания тиристора

Бэс 0,00003 м2; размеры печатных плат ячейки 1Х, 1у, 0,01; 0,003 м; расстояние между крайними

ячейками в блоке 12, 0,04 м; коэффициент перфорации корпуса блока Кп, 0; толщина печатной платы

5д, 0,001 м; зазор между основанием тиристора и печатной платой 8з, 0,005 м; коэффициент теплопроводности диэлектрического основания печатной платы А-1, 0, 372 Вт/(м^К); коэффициент теплопроводно-

сти материала, заполняющего зазор между тиристора и печатной платой А-з, 1 Вт/(м^К); шаг установки тиристоров в ячейке tx, ty, 0,0075; 0 м; расстояния между печатными платами соседних ячеек Ап,

0,0075 м; давление окружающей среды Их, 100 кПа; давление воздуха внутри корпуса блока Н2, 100

кПа;

Определяем удельную мощность корпуса блока дк по формуле: ^ -

б

ко ККп КН

Определяем перегрев корпуса блока ук: блока, К, при давлении окружающей среды 0,1 МПа

где V,

перегрев корпуса герметичного

(определяют по графику =46 К); Кк

коэффициент, учитывающий перфорацию корпуса блока (определяют по графику К^ =1 ), коэффициент, учитывающий давление окружающей среды, (определяют по графику КН1 = 1 ). Определяем удельную мощность нагретой зоны блока дз:

к

qз =-

а

б

Ькх Ьку +

Ьку

їх І у Iг

Определяем среднеобъемный перегрев нагретой зоны блока:

V = V + (^0 - ^0 )• ККп • Кш ■к

ном корпусе при давлении воздуха духа, К (определяют по графику уз0 = 33 К); Кцт

ние воздуха (определяют по графику Кц? = 0); внутри блока (определяют по графику КН2 = 1 ).

ч.^2 где Уз0 - среднеобъемный перегрев нагретой зоны блока в герметич-нутри блока 0,1 МПа и отсутствии внутреннего перемешивания воз-коэффициент, учитывающий внутреннее перемешива-

к

Н 2

коэффициент, учитывающий давление воздуха

Определяют среднеобъемный перегрев воздуха внутри блока V

2

Определяем тепловую проводимость тиристора к корпусу блока через воздух внутри блока:

4’5^ + 4)(2їу + їх)Дп Ка(Sэ -Sэ0)

4’5ІІ^ + 4)(2 їу + їх К + Ка( S, - ^эо)

где

К

коэффициент, учитывающий теплоотдачу от корпусов микросборок тиристоров, Вт/(м2^К),

(определяют по графику Ка =40 ). В корпусе отсутствует циркуляция воздуха и по этому теплопроводность равна нулю.

Определяем отношение тепловых проводимостей: О -

Б < 0,25, дальнейший расчет выполняют в порядке, установленном ниже порядке.

Определяем эквивалентный радиус тиристора Я:

: Я =

э0

ж

к

2

V

в

сг

ш

Определяем параметр: т -

Н + а.)

8

= 78,059 ; где а,

конвективный коэффициент теплоотда-

п экв

2

чи с поверхности ячейки, 4,5 Вт/(м •К); а - лучистый коэффициент теплоотдачи с поверхности ячейки, 4 Вт/(м2 • К).

Определяют собственный перегрев корпуса тиристора:

V = К

эс

а.

(Ка -1

105

(-э - -э0 )■

^ ж Я2 В + МжК^Лт^ (тК) / К0 (тК)

где К - эмпирический коэффициент, Рекомендуется применять К = 1,14 для микросборок (микро-

схем), центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии меньше 3Я, и К = 1 для микросборок (микросхем), центр которых отстоит от торцов печатной платы на расстоянии больше 3Я; В -обозначение, введенное для упрощения формы записи.

При одностороннем расположении микросборок (микросхем) в ячейке

В = 1 4,5

? + 4І-ж-Я2 = 2,55-10 4 ; М - обозначение, 105 1 ,

зеденное для упрощения формы записи.

Коэффициент при одностороннем расположении тиристоров в ячейке М = 2, где К0 (тК), К (т К) -модифицированные функции Бесселя второго рода нулевого и первого порядка (определяются по таблице справочного приложения К0 (0,3) = 1,3725 , К (0,3) = 3,056 ).

Определяют наведенный перегрев для микросборок (микросхем) :

N О .

> =?,------------------------------

(К .-4 V аі

+ 4

105

1 +

Л жЯ2 эг г

(^ - -э«) (Каі -

-1

105

т • К

К + МХ і экв

1 ( т Яі )

К0 (тК )

К (тЯ) Л (тЯ) ’

где 1 - индекс, относящийся к микросборкам (микросхемам), установленным на одной печатной плате с рассчитываемой, для которых Г1 < Гдр; В1 - обозначение, введенное для упрощения формы записи, тиристоры используются одинаковые и по этому расчёт можно провести один и в последствии помножить на 3 .

3

'эф =£0,811 = 0,811 + 0,811 + 0,811 = 2,433 К.

/=1

Определяем перегрев корпуса тиристора относительно базовой температуры

' = ' + Уэс + Уэф = 39,5 + 3,477 + 2,433 = 45,41 К. Определяют температуру корпуса тиристора:

/э = /0 + ' = 333 + 45,41 = 378,41 К. Определяют перегрев воздуха для тиристора относительно базовой температуры: УВэ = 'э + 'эС = 45,41 + 3,477 = 48,877 к.

Определяют температуру воздуха для тиристора:

/ = / + V = 45,41 + 48,877 = 94,287 К.

вэ э вэ у у у

Определяют перегрев корпуса тиристора относительно базовой температуры:

'э = Ук + 'эс + 'эф = 46 + 3,477 + 2,433 = 51,91 к.

Определяют температуру корпуса тиристора: / = /0 + V = 333 + 51,91 = 384,91 К.

Определяют среднеобъемный перегрев нагретой зоны блока Уз и среднеобъемный перегрев воздуха внутри блока ' в порядке, установленном ниже.

Определяют удельную мощность дискретного ЭРЭ (тиристора) : qэ = 0^ = 21666,67 . Определяют лучи-

стый коэффициент теплоотдачи для дискретного ЭРЭ ал: ал = г• 0,227 •

где г - степень черноты поверхности дискретного ЭРЭ (0,24).

0,5 -(0,°4 • д + V + ¿о + vз + ¿о) 100

Подставив значения получим: Ол = 28,165 .

Определяют конвективный коэффициент теплоотдачи для дискретного ЭРЭ О-к, Мэ - определяющий размер дискретного ЭРЭ, (0,07 м); при 0,04 д )

340

M 10

э

а = 0,062 • q = 1,343-103 .

* , ^ V105 ,

Определяют перегрев корпуса дискретного ЭРЭ: при 0,04-q >-v — v , v =v +-,-------------------------c-

3 3 6 3 6 (a + cc )

\ л к)

= 39,5 к.

Примечание. Оэ = 0 принимаем Уэ равным перегреву воздуха около ближайшего нижерасположенного тепловыделяющего тиристора.

Определяют температуру корпуса дискретного ЭРЭ:

I = + V = 333 + 39,5 = 372,5 к.

э 0 э

Определяют перегрев воздуха для дискретного ЭРЭ:

V = 0,67 - V = 0,67 - 39,5 = 26,465 К. вэ э

Определяют температуру воздуха для дискретного ЭРЭ: / = ^ + V = 333 + 26,465 = 359,465 .

Таким образом используемые в блоке тиристоры КУ202И имеют эксплуатационные температурные приделы от 298 до 373 К (25 - 100 оС).

Нагрев корпуса составляет 372,5 К или 99,5 оС это значит, что температура эксплуатации лежит на приделе максимальной, поэтому во избежание перегрева и выхода из строя блока необходимо дополнительное охлаждение при помощи радиатора.

Рассмотрим расчёт характеристик радиатора охлаждения блока РЭС.

Зададим среднеповерхностную температура перегрева радиатора : О =I — I ; где tp - среднепо-

р р с

верхностная температура радиатора (99,5 оС), ^- температура среды (60 оС) .

Подставив значения, получим: О = 99,5 — 60 = 39,5 оС.

Определяется средняя температура воздуха между ребрами радиатора:

t. = t -(t -1 )• L(n) ;

ic p \ p c I v

L (n) =

(tp - tc)

(t - t-)

l p lcl

- коэффициент, связывающий среднеповерхностную температуру перегрева радиатора

относительно температуры воздуха между ребрами с температурой перегрева радиатора относительно температуры окружающей среды.

Для вычисления tic необходимо:

- определить значение коэффициента А4 для температуры tm по таблице 2:

t = 0,5(t +1 ) = 0,5• (99,5 + 60) = 79,75 m \ p c) 5 V 5 )

m \ p c

Таблица 2.

иС.

Связующие коэффициенты.

где

tm, °С 0 10 20 30 40 60 80 100 120

A4 0,38 0,37 0,36 0,35 0,33 0,32 0,29 0,28 0,26

A2 1,43 1,4 1,38 1,36 1,34 1,31 1,29 1,27 1,26

вычислить коэффициент п по формуле: 7 = А, • b •

\1/4

. Параметр зависящий от физических

свойств среды, длины ребра Н (33 мм), расстояния между ребрами Ь (2 мм) и температуры перегрева

радиатора относительно температуры среды; П =^•b•

ft -1 ^/4 _£__c.

H

= 0,607

- определить по таблице 3 значение коэффициента Ь(п) округлим до 0,5. Таблица 3. - значение коэффициента Ь(п).

n 0,2 0,5 0,8 1 1,5 2,0 2,5 3

L(n) 0,095 0,245 0,39 0,48 0,68 0,815 0,895 0,935

Определяется средняя температура воздуха между ребрами радиатора:

и = 99,5 — (99,5 — 60)-2,5 = 64,148 оС;

- вычислить по следующим формулам среднюю температуру воздуха между ребрами.

Рассчитать средние коэффициенты теплоотдачи ак и ал отдельных поверхностей радиаторов

- для поверхностей Б1 и 82 (рис. 1):

а„ = N • Л2-l-^

Вт

м град

где N - коэффициент, характеризующий ориентацию поверхностей, равный 1; А2 - коэффициент, зависящий от физических свойств среды, определяется при температуре tm = 0,5 *^/р + tic ^ = 81,824 оС по таблице 2, А2= 1,29.

( 64,148 - 81,824 і 33

= 1,312

Вт

Продолжим расчёт: ал =S• f (tp ,tc)

м град Вт

; где є=0,8 степень черноты ребра радиатора окра-

м град_

шенная белым лаком; /1 = <х, л) - функция, определяемая температурами tp, tc, Ф±с облученности 1-ая

поверхность радиатора - среда, h - толщина основания радиатора 3 мм.

b

2

2 • h + b 2 • 3 + 2

■ = 0,25 .

Значение функции /1 = ,(с) = (99,5; 60) определяется по таблице 4, и она рамена 10,08, тогда

р>т

«л = 2,016 -----

_м град_

Суммарное значение коэффициента теплоотдачи поверхностей 81 и 82 будет равно:

а1,2 = ак 1,2 • L(n) + а1,2 = 2,249

Вт

м град

; для поверхностей S3 и S4: ак’ = N• Л2 •

- -с

H

1/4

= 1,349 ;

/i(tpt)4 = 2,016 ; где А2 определяется по таблице 2. при tm = 0,5 -^tp + tc^ , Н - высота радиато-

ра, 0,033 м.

Таблица 4. - Значение функции fl = (t1, t2) .

3,4

а

Í2 ti

10 20 30 40 50 60 70 80

20 5,45

30 5,76 6,05

40 6,06 6,35 6,60

50 6,35 6,67 7,0 7,35

60 6,70 7,04 7,35 7,69 8,05

70 7,06 7,39 7,72 8,05 8,42 8,80

80 7,44 7,75 8,07 8,45 8,33 9,20 9,62

90 7,82 8,13 8,49 8,86 9,25 9,65 10,03 10,46

100 8,19 8,53 8,91 9,28 9,66 10,08 10,49 10,91

110 8,60 9,97 9,33 9,71 10,10 10,51 10,93 11,38

Здесь ф1с принимается равным единице, поскольку эти поверхности охватываются неограниченной средой.

Коэффициент теплоотдачи гладкой поверхности радиатора 85 принимаются равными ак3,4 и ал3,4. Суммарное значение коэффициента теплоотдачи поверхностей 83 и гладкой поверхности 85 равно

03,4 =о5 =оО,4 + сО/ = 1,349 + 2,016 = 3,365 .

Из размеров самого корпуса и для упрощения изготовления радиатора примем, а так же с точки зрения эстетических свойств примем, что: Ь - длина радиатора, равна размерам задней стенки, 0,07 м; Н - ширина радиатора, равна высоте корпуса блока 0,033 м; h - толщина подложки радиатора, равна толщине корпуса 0,0 03 м; п - число ребер равным 18 шт; Ь - расстоянием между рёбрами, равным

0,002 м; 5 - толщина радиаторной стенки, примем равной 0,002 м; d - высота ребёр радиатора, пример равной 0,01 м.

Рассчитываются площади поверхностей радиатора: ^ = (п — 1) - Ь - Н = 1,122-10—3 м2;

5 2= 2 - (п — 1) - И - Н = 3,366-10—3 м2; 5 3= п-8-(2И + Н) + 2 - а - Ь ^ 53 = 2,804 -10—3 м2; 54 = 2 - (п + а) - Н = 1,189 м2; 5 5=ЬН = 5^ = 0,00231 м2.

Находится среднее значение коэффициента теплоотдачи оребренной поверхности:

а а1,2 • (5! + 52) + «3,4 • (^3 + ^4) = 3 374

ор 5 + 5 + 5 + 5 ’

поток,

34

Определяется тепловой

ра : Рр = «ор • Ор - ¿0) • 50Р + «гл • (^р - ¿0) • 5!

площадь гладкой поверхности. я = 5 + 5 + 5 + 5 = 1,196

рассеиваемый

поверхностью

где 30р=3і+32+3з+34 площадь оребренной поверхности,

радиато-

Бгл = 35 -

Следовательно, что тепловой поток, рассеиваемый поверхностью радиатора составляет: Р = 159,921 .

Тепловой поток, рассеиваемый радиатором, передается последнему от участка плиты радиуса Го, находящегося непосредственно под основанием полупроводникового прибора.

Заменим радиатор эквивалентной пластиной, материал и размеры которой такие же, как и реального радиатора, а температурное поле и рассеиваемая мощность незначительно отличается от температурного, поля и рассеиваемой мощности реального радиатора.

Коэффициенты теплоотдачи поверхностей эквивалентной пластины будут отличаться от коэффициентов теплоотдачи реального радиатора.

- для поверхности, эквивалентной оребренной поверхности радиатора а

ор

для поверхности, эквивалентной гладкой поверхности а

. гл .

• ЬИ

ор

= 1,747 -103

Тепловой коэффициент пластины радиатора непосредственно под основанием полупроводникового прибора ЕГ0 при центральном положении определяется из выражения:

'0г

к

1

г0 2 • ¿р • Лр ф Ьо,Г

Здесь ф = ф\ ~°,У

С

Вт

безразмерный критерий, рассчитанный для различных значений аргумента Г0/Ь0

и у.

Отношение

2г„

Ьо л/ь2 + И2 ’

где Го - радиус области, занятой полупроводниковым прибором (радиус

поверхности 0,033 м, Ьо

соприкасающейся с радиатором), 24^10 м; Ь и Н - размеры реального радиатора 0,07 и радиус некоторого диска, рассеивающего ту же мощность, что и эквивалентная пластина,

0, 436 м; у = где Ві - критерий Био.

ЬИ

в

а

Лр + ¿р

-+ Г0

——=--------= 0,034 ;

1 -

где Ар, dp - соответственно коэффициент теплопроводности и толщина основания радиатора, 0,003

м, 7 4 Вт/(м-К).

Рассчитав аргументы Гс/Ь и у, находят значение критерия ф, зависимость ф от Гс/Ь и у дается в [1] .

Зная критерий Био получим:

У = ^0,034 = 0,185 ; 5ор = 2 — • Я2 ; Я = Ь0

= 0,0551 ;

Определяется тепловой поток, рассеиваемый в окружающее пространство непосредственно корпусом * р 4 — к " 1 прибора: р:

Я

где

~к-с

а

• с

кор • 5кор

тепловое сопротивление корпус

среда, Бк

площадь кор-

пуса, участвующая в непосредственном теплообмене со средой, 0, 00231 м; ак1Эр- коэффициент теплоот-

но положить равным среднему коэффициенту теплоотдачи радиатора,

дачи корпуса,

который

1, 747 •ІО3.

Тепловое сопротивление корпус

среда:

Як-с =-

^кор • 5кор

= 0,284 , где ^

температура полупровод-

никового прибора составляет, 105,26 оС.

Следовательно, тепловой поток, рассеиваемый корпусом в окружающее пространство составляет:

Рк =

= 182,65

оС/Ом.

формуле:

Суммарная мощность, рассеиваемая полупроводниковым прибором, определяется

р = Рр + рк = 342,571 Вт.

Следовательно, предложенный сточки зрения эстетики и конструктивных параметров радиатор охлаждения удовлетворяет требованиям охлаждения блока, так как мощность, выделяемая в блоке на несколько порядков ниже. Мощность блока составляет 3 Вт, а значит предложенный радиатор вполне эффективно охлаждает поверхность в условиях предельной эксплуатации блока РЭА.

Под надежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Надежность изделия обуславливается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а так же долговечностью его частей. Исходя из тока, изделие должно иметь большой запас надежности. Под расчетом надежности понимается определение количественных характеристик надежности аппаратуры. При расчете показателей надежности примем следующие допущения:

м

а

г

0

Ь

5

0

отказ любого элемента системы приводит к отказу всей системы, т.е. элементы в системе соединены последовательно;

отказы элементов являются случайными и независимыми событиями.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.

Для количественной оценки надежности используют показатели надежности. Ремонтируемые объекты работают до первого отказа и в перерывах между отказами, основные показатели безотказности для них и формулы оценки показателей по результатам испытаний. Расчёт надёжности проводим на приделе эксплутационных способностей, в особенности при температуре окружающей среды в 60оС.

Расчёт коэффициента безотказной работы будем производить для каждого элемента в отдельности. Расчёт надёжности блока на придельных условиях эксплуатации.

Для резисторов С1-4-0,25 Вт интенсивность отказа при эксплуатации рассчитываем по формуле:

?^=ХВ'РТ • Рр • р • Р • р . Базовая интенсивность отказов резистора С1-4-0,25 Вт Я в — 0,1* 10 6 1/ч. Ко-

7-) 1 8 617-105 I1+273 298), л

эффициент влияния повышенной температуры: р = е4 ’ у =1 . Коэффициент влияния мощности

рассеяния: р = (мощьность рассеяния)0,39 = 0,582 . Коэффициент влияния уровня качества Рд = 3. Коэффициент влияния жесткости электрического режима работы: р — А • е ном — 2,133 . Коэффициент влияния

жёсткости условий эксплуатации РЕ = 12. Следовательно, интенсивность отказа резисторов С1-4-0,25 Вт составляет: Яэ — 4,472 • 10 6 1/ч.

Для тиристоров КУ202Д1 интенсивность отказа при эксплуатации рассчитывают формуле: Я — ЯвРт • Ря • р • РЕ • р . Базовая интенсивность отказов тиристоров КУ202Д1 Я в — 0,33 • 10 6 1/ч. Коэффи-

1 1

-3082-1 ,

і ті +273 298)

циент влияния повышенной температуры: Р — ек 4 у= 2,982 . Коэффициент влияния тока:

Рп = ІЕШМ = 0,129 . Коэффициент влияния уровня качества Рд = 2,4. Коэффициент влияния жесткости

электрической нагрузкиР =0,1 . Коэффициент влияния жёсткости условий эксплуатации РЕ = 9. Следовательно, интенсивность отказа тиристоров КУ202Д1 составляет: Я = 0,275 -10 6 1/ч.

Для трансформатора ТПр 19-110 интенсивность отказа при эксплуатации рассчитывают по формуле: Я-э =ЯВРт -Р • PQ . Базовая интенсивность отказов трансформаторов ТПр 19-110 Я в— 0,002-10 6 1/ч.

0,11 Г 1 1

7-> 1 8 617-105 IТ+273 298), л

Коэффициент влияния повышенной температуры: р = е4 ’ у =1 . Коэффициент влияния уровня

качества Рд = 1. Коэффициент влияния жёсткости условий эксплуатации РЕ = 5. Следовательно, интенсивность отказа трансформатора ТПр 19-110 составляет: Я = 0,002-(1-1-5^-10 6 = 0,01-10 6 1/ч.

Для конденсаторов К10-26 интенсивность отказа при эксплуатации рассчитывают по формуле:

Я=ЯяР -Р -Р -Рж -Р -р . Базовая интенсивность отказов конденсаторов К10-26 Я в— 0,003-10 6 1/ч.

-я ~ ( 1 1

7-) 1 8 617-105 IТ+273 298), л

Коэффициент влияния повышенной температуры: р = е4 ’ у = 1 . Коэффициент влияния жёстко-

(к

сти электрического режима работы: р — I ^ I — 0,381 . Коэффициент влияния уровня качества Рд = 3.

Коэффициент влияния последовательного сопротивления р^ — 1 . Коэффициент влияния жёсткости условий эксплуатации РЕ = 7. Коэффициент влияния ёмкости: рс — (ёмкость конденсатора)С рс — (0,1)0,09 — 0,813 ;

р — (0,8)0,09 — 0,98 ; р — (0,15)0,09 — 0,843 ; р — (0,33)0,°9 — 0,905 .

Следовательно, интенсивность отказа конденсаторов К10-26 составляет:

Я— 0,003 •(Ь 0,381-1-7 • 3 • р )-10~6 = 0,02 •10_6 1/ч.

Для светодиодов серии КИПД интенсивность отказа при эксплуатации рассчитывают по формуле:

Яд —Яв р • р • РQ . Базовая интенсивность отказов светодиодов КИПД Я в — 0,033 • 10 6 1/ч. Коэффициент

-2790'|—1----— ,

- то V I.Т+273 298= ¿л с = д.д. п

влияния повышенной температуры: р =еТ у = 2,6/5 . Коэффициент влияния уровня качества Рд

= 1. Коэффициент влияния жёсткости условий эксплуатации РЕ = 5. Следовательно, интенсивность отказа светодиодов КИПД составляет: 0,033 •(2,675 •! 5) • 10_6 — 0,401 •Ю-6 1/ч.

Интенсивность отказов Я изделия выражается формулой, для придельной характеристики эксплуата-

п

ции она составит: Я — ^Я^ N — 0,8475•Ю-6 1/ч.

1—1

Вероятность безотказной работы в предельных условия эксплуатации составляет: р(Г) — е-Я-' , а её

график представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - график вероятности безотказной работы блока РЭС.

Вероятность отказа при этом рассчитывается по выражению: Q(t) = 1 — е Яі , а её график представлен

на рисунке 3.

Плотность распределения отказов находится по выражению: / (/) = Я-е

на рисунке 4.

а её график представлен

Средняя наработка до отказа: щ =J р(,^, — J Р(í)dí — 4,197 •Ю4 часов. Средняя наработка между

0 0

отказами: т. — — = 4,234-104 часов.

' я

Расчёт надёжности блока при нормальных условиях эксплуатации проводится аналогично представленному, с учетом отсутствия соответствующих коэффициентов при определении Я.

п

-6

і=1

Таким образом, интенсивность отказов Я изделия равна : Я — ^Яу • N —1,991 • 10 6 . Средняя наработка

t 2000000 ш, — | р(г^ — | р(, у, — 4,929 • 105 часов

отказа:

Средняя наработка

между

отказами:

щ = — = 5,023 -104 часов.

' я

В результате проведённого расчёта следует, что при придельных условиях эксплуатации через 30

0 0 0 часов вероятность безотказной работы составляет 49,2 % (0,492). При нормальных условиях экс-

плуатации через 30 000 часов вероятность безотказной работы составляет 94,2 % (0,942).

ЛИТЕРАТУРА

до

1. Андреев П.Г. Расчёт тепловых процессов в радиоэлектронной аппаратуре. Конспект лекций. -Пенза, 2010.

2. Андреев П.Г. Расчёт надёжности радиоэлектронной аппаратуры. Конспект лекций. - Пенза, 2010.

3. Белоусова О.А. Осноные конструкторские расчёты в РЭС: учебной пособие/ О.А. Белоусова, Н.А. Кольтюкова, А.Н. Грибков. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 84 с.

4. Гель П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов . Л.: Энергоатомиздат. Лениградское. отд-ние. 1984. - 536 с., ил.

5. Конструкторское проектирование радиоэлектронных средств: Методические указание/ Под ред

Курносова В.Е., Наумова И.Ю., Таньков Г.В., Пенза.: ПГУ, 2003. - 64 с.

6. Надёжность электрорадиоизделий: справочное пособие/ Под ред. Прытников С.Ф. 2002.- 574.

7. Заковряшин А.И. Конструирование РЭА с учётом особенностей эксплуатации. М.: Радио и связь,

1988. - 120 с.