Разработка корпуса выполняется в виде чертежа. Корпус формируется вокруг объема сборочного чертежа с зазором 0,5мм, толщина стенок корпуса принята 1,5 мм. Выбранные зазоры и толщины обоснованы малыми размерами печатной платы.

На корпусе предусмотрены три отверстия для подключения вход в Х1, питания в разъем Х2 и нагрузки в разъем Х3.

Примем, что корпус герметичен и изготовлен из ABS пластика.

Прежде всего, проведем расчет теплового  режима усилителя в герметичном корпусе  коэффициентным методом.

Начальные данные определяют геометрические размеры кожуха и мощность аппарата. Перегрев кожуха относительно окружающей среды Δtк  определяют мощностью  P  и тепловым сопротивлением  RKC.

Δtк = tk – tc = P* RKC,                                           (1)

где  tK  и  tC  – температуры корпуса и окружающей среды.

Тепловое сопротивление зависит от множества факторов, отсюда и перегрев кожуха – сложная функция:

Δtк = γ*(Δtp, Ks, Kt, KH, Kε),                                           (2)

где  ΔtP  – базовый перегрев, определяемый удельным тепловым потоком;

KS  – коэффициент, зависящий от площади поверхности;

Kt  – коэффициент, определяемый температурой окружающей среды;

KH  – коэффициент, определяемый величиной давления воздуха;

Kε  – коэффициент, определяемый степенью черноты кожуха.

На основании этих данных методику расчета можно построить следующим образом.

1. Определяем площадь поверхности корпуса  SK.

 SK = 2L1*L2+2L3*( L1+L2),                                               (3)

где  L1, L2, L3  – соответственно высота, ширина и длина корпуса.

Для того, чтобы определить размеры корпуса, нарисуем его эскиз.

55

Рисунок 1 – Эскиз корпуса

Высота корпуса складывается из следующего:

L1 = 2*Tk+Hs+Tпп+Hр+Hz,                                          (4)

где Tk – толщина корпуса, 1,5 мм;

Hs – высота стоек под платой, 3 мм;

Tпп – толщина платы, 1,5 мм;

Hр – максимальная высота прибора (разъем DS201), 11 мм;

Hz – зазор, 1,5 мм.

L1 = 20 мм

Отсюда

SK = 2*2*4,5+2*5,5*(2+4,5) = 89,5 см2

2. Определяем удельный тепловой поток  PУД.

PУД = Р/ SK                                                 (5)

PУД = 0,35*10000/89,5 = 39,1 Вт/м2

3. Далее по графикам на рис.4.1 (а, б) определим базовый перегрев Δtр  и необходимые коэффициенты [1, с. 30].

Δtр = 5 град

Kt = 0,98 при t = 25oC

KS = 1,1

Kε = 1

KH = 1

4. Определяем перегрев корпуса  ΔtK

ΔtK = Δtр* Ks* Kt* KH* Kε                                          (6)

ΔtK = 5*0,98*1,1*1*1 = 5,4

5. Определяем температуру кожуха  tK

tK = tc+ ΔtK                                                  (7)

tK = 25+5,4 = 30,4oC

6. Определяем площадь поверхности нагретой зоны  SЗ

SЗ = 2l1l2+2h(l1+l2)                                               (8)

где  h,l1,l2  – геометрические размеры нагретой зоны.

SЗ = 2*3,5*4,5+2*2*(3,5+4,5) = 63,5 см2

7. Определяем удельный тепловой поток нагретой зоны

Рудз = Р/Sз                                                    (9)

Рудз = 0,35*10000/63,5 = 55,1 Вт/м2

8. По графику на рис.4.1 [1, с. 28]определяем базовый  перегрев зоны  ΔtЗР = 8 град

9. Определяем  приведенный  размер  основания  нагретой  зоны

l = √(l1*l2)                                             (10)

l = 0,04 м

10. Определяем отношение высоты нагретой зоны к приведенному размеру:

α = h1/l                                               (11)

α = 0,02/0,04 = 0,5

11. По графику на рис.4.1. определяем коэффициент

Kh1/l = 1

12. Определяем объемы корпуса VK  и нагретой зоны V3

VK = L1L2L3                                              (12)

V3 = hl1l2                                                  (13)

VK = 2*4,5*5,5 = 49,5 см3

V3 = 2*3,5*4,5 = 31,5 см3

13. Находим коэффициент заполнения корпуса

Кзап = V3/ VK                                              (14)

Кзап = 31,5/49,5 = 0,64

14. По графику на рис.4.1. определяем коэффициент

Ккз = 0,96

15. Определим приведенную степень черноты

εп = εк*εз                                                      (15)

где  εк  и  εз  – соответственно степени черноты кожуха и нагретой зоны.

εп = 0,96*0,93 = 0,9

16. По графику на рис.4.1. определяем коэффициент

Кεп = 1

17. По  графикам  на  рис.4.1.  определяем  коэффициенты

KH = 1

Кtk = 0,97

Kl = 1,04

Kh = 1

18. Определяем перегрев нагретой зоны относительно кожуха

Δt3 = Δt3р* KH*Кtk* Kl* Kh1/l* Кεп* Ккз* Kh                        (16)

Δt3 = 8*1*0,97*1,04*1*1*0,96*1 = 7,7 град

19. Определяем температуру нагретой зоны

tнз = tk + Δt3                                                       (17)

tнз = 30,4+7,7 = 38,1 oC

Теперь,  зная  температуру  нагретой  зоны,  можно  судить,  в  каком тепловом режиме работают элементы, входящие в пространство нагретой  зоны.  Тепловой  режим  во  многом  определяет  надежность,  долговечность и качество работы элементов и, следовательно, всего, устройства.

Предельно допустимая температура для транзистора КТ315 равна +70оС, следовательно, усилитель будет работать в нормальном тепловом режиме [2, с. 93].

Конструкция корпуса [3] усилителя показана на чертеже в приложении.

Список использованных источников

1. Накрайников В.И. Основы  конструирования и технологии радиоэлектронных устройств: Учебно-методическое пособие. – Владивосток: Изд-во  ВГУЭС, 2016. – 60 с.

2. Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. – М.: Журнал “Радио”, 2015. – 208 с., ил.

3. Как разработать корпус из пластмассы. URL: https://formlab.ru/kak_razrabotat_korpus_iz_plastika (дата обращения 11.05.2021)