Метод обеспечения электротепловых характеристик радиотехнических устройств на основе идентификации параметров фрагмента печатного узла

• Автор: Бесшейнов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
1.1 Печатные узлы как объекты теплового моделирования
1.2 Анализ методов теплового моделирования радиотехнических устройств ]
1.3 Программные средства теплового моделирования конструкций печатных узлов
1.4 Постановка задачи
1.5 Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. МЕТОД ТЕПЛОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
2.1 Требования к методу теплового моделирования конструкций печатных узлов
2.2 Разработка метода теплового моделирования конструкций печатных узлов радиотехнических
устройств
2.3 Выбор фрагмента печатного узла для решения задачи параметрической идентификации
2.4 Разработка критерия и выбор метода оптимизации для идентификации параметров модели ПУ по результатам измерений температур в контрольных точках фрагмента

2.5 Разработка алгоритма идентификации тепловых параметров печатного узла
2.6 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПЕЧАТНОГО УЗЛА
3 Л Требования к программному комплексу идентификации
3.2 Разработка структурной схемы программного комплекса
3.3 Разработка алгоритма функционирования программного комплекса
3.4 Разработка программных модулей комплекса
3.5 Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1 Разработка инженерных методик
4.2 Экспериментальная проверка метода
4.3 Оценка точности метода
4.4 Внедрение результатов работы
4.5 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Эксперимент
Приложение 2. Топологические модели тепловых процессов Приложение 3. Акты внедрения

Одной из важнейших задач управления качеством радиотехнических устройств (РТУ) является задача анализа и обеспечения тепловых режимов элементов конструкций РТУ. Традиционно эта задача решалась методом макетирования. Сложность современных устройств, повышение плотности монтажа зачастую делает невозможным макетирование. Развитие вычислительной техники и появление мощных программных средств позволяет все шире использовать методы расчета тепловых режимов на основе математического моделирования.
Моделирование - это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью) и фиксация или изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления, ускорения фиксации или изучения свойств оригинала. В общем случае объектом-оригиналом может быть любая естественная или искусственная, реальная или воображаемая система.
Однако на практике не всегда удается получить приемлемую точность моделирования, даже если адекватность модели доказана. Одной из причин этого является высокая неопределенность в задании исходных данных.
Примером может служить работа, проведенная на кафедре РТУиС в 2002 году, целью которой являлось обеспечение теплового режима тепловых процессов выпрямителя, входящего в состав блока электропитания спутника «ЯМАЛ-200». Температуры элементов, полученные в результате измерения, значительно отличались от смоделированных. Эту проблему решили путем «подкручивания» параметров элементов в модели, чтобы смоделированные температуры совпали с измеренными.
Уточнение данных можно осуществить через их идентификацию, что опять же предполагает использование «полноразмерного» макета. Кроме очевидного недостатка (трудоемкость изготовления макета) такой подход на

Оптимизация проводится путем варьирования ГТФП печатного узла в пределах их допусков. В результате оптимизации будут найдены уточненные значения ГТФП печатного узла (блок 4, рис. 2.1).
Полученные в результате оптимизации параметры будут являться уточненными параметрами для модели печатного узла проектируемого радиотехнического устройства.
На структурной схеме идентификации параметров тепловой модели ПУ (рис. 2.2) в тепловой модели ФПУ узлы 1-6 моделируют участки печатной платы, полученные при разбиении ее сеткой, узел 7 - корпус транзистора VT, узел 8 - корпус резистора R, узел 9 - корпус конденсатора С, узел 10 - окружающую печатный узел среду. PR, Рут - источники, моделирующие мощности тепловыделения в элементах ПУ; Тос - источник, моделирующий температуру окружающей среды.
При описании элементов модели ПУ в АСОНИКА-Т необходимо, среди прочих, указать такие их характеристики как площадь поверхности и мощность тепловыделения.
Мощности тепловыделения элементов вычисляются с помощью программы моделирования электрических характеристик схем PSpice или с помощью программы WinSpice, отличающейся от PSpice наличием графического интерфейса пользователя. Также для определения мощностей тепловыделения можно воспользоваться подсистемой АСОНИКА-Э, входящей в состав системы АСОНИКА.
Параметры элементов, в том числе площади поверхностей, можно взять из базы данных подсистемы АСОНИКА-Т. Если описание какого-то элемента отсутствует в базе, то его параметры берутся из других источников или вычисляются. Для вычисления площадей поверхностей наиболее распространенных видов элементов в рамках диссертации разработан программный модуль, который рассчитывает площадь поверхности по измеряемым параметрам, таким как длина, ширина, высота, толщина, диаметр.