Реферат: Факторы, определяющие построение электронных средств

Таблица 2

H, км	1	2	3	4	6	8	10	12	14	16	18	20	26	31
р, мм рт. ст.	674	596	526	462	354	267	199	145	106	78	57	41	16	7,7

Влияние пониженного давления на работоспособность РЭА проявляется через следующие явления:

1. Уменьшается электрическая прочность воздушных промежутков,

2. Ухудшаются условия теплообмена конвекцией, что вызывает дополнительные перегревы изделий,

3. В герметичных блоках возникают дополнительные механические напряжения в стенках, крышках и деталях крепления за счет перепада давлений.

Зависимость коэффициента относительной электрической прочности воздушных промежутков от высоты над уровнем моря представлены в табл. 3.

Таблица 3.

H,км	1	2	3	4	6	8	10	12	14	16	18	20	26	31
КЕ	1	0,9	0,8	0,72	0,56	0,45	0,35	0,3	0,25	0,19	0,14	0,1	0,05	0,03

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Заметив что с дальнейшим уменьшением давления (ниже 6-7 мм рт. ст.), т.е. с повышением высоты более, чем 30-40 км, электрическая прочность возрастает и подчиняется закону Пашена (рис. 4).

Уменьшение конвективной теплопередачи определяется из графика (рис. 5), где величина коэффициента k представляет собой отношение коэффициентов теплоотдачи при заданном и нормальном давлениях:

, (5)

Это уменьшение теплоотдачи, в свою очередь, приводит к уменьшению электрической прочности из-за повышения температуры узлов и температуры окружающего их объема (среды). Коэффициент снижения напряжения поверхностного перекрытия в интервале температур +20¸+150°С при всех значениях атмосферного давления от 760 мм рт.ст. до 3мм рт.ст. близок к температурному коэффициенту изменения плотности воздуха и может быть оценен следующей формулой:

(6)

где Т – температура платы, поверхности узла и т.п.,

t_n , t_ном – температура окружающего воздуха в нормальных и номинальных заданных условиях.

Значение коэффициента K_t от температуры окружающей среды представлены в таблице 4

Таблица 4

t,°C	50	70	100	120	150	175	200
Kt	0,9	0,85	0,78	0,75	0,7	0,65	0,6

Таким образом, оба указанных фактора при пониженном атмосферном давлении могут значительно уменьшить диапазон рабочих напряжений в радиоэлектронных устройствах.

Пример: требуется определить рабочее напряжение питания радиоэлектронного блока на печатной плате, работающего при Р=7,7 мм рт.ст. (31км высоты) и температуре окружающего воздуха t_ном =+70°C. При этом известно что рабочая частота блока равна 5МГц, а зазоры между печатными проводниками составляют порядка 1мм. Из справочных данных определяем электрическую прочность воздуха при промежутке 1мм для нормальных условий Е₀ =4кВ/мм. Согласно данным таблицы 3 определяем электрическую прочность при пониженном давлении Е=4*0,03=120В/мм. Пробивное напряжение при этом в зазоре в 1мм равно 120 вольт. Как следу из графика рис.6 величина этого напряжения при частоте 5МГц должна быть уменьшена на 25%, т.е. u_f =0.75*u₀ =0.75*120=90 вольт. Далее учтем снижение напряжения поверхностного пробоя от окружающей температуры согласно данным табл.4, т.е. u_пр =u_f *K_t =90*0.85=76 вольт. Поскольку величина рабочего напряжения обычно выбирается в 1,5-2 раза меньше, то в нашем случае в итоге получаем

.

Откуда видно, что применение ламп, даже сверхминиатюрных, для печатных узлов в этих условиях нецелесообразно.

Воздействие пыли и песка заметно сказывается на работе наземной РЭА, в особенности, транспортной. Частицы пыли имеют размеры от 5 до 200 мкм, могут быть абразивными и гигроскопичными. При высокой влажности (свыше 75%) пыль впитывая влагу, становится проводником, а при малой величине влажности (5-10%) частицы пыли электрически заряжаются. Частицы песка состоят, в основном, из округленных зерен кварца со средним диаметром 500мкм.