реклама на сайте
подробности

 
 
 
Reply to this topicStart new topic
> Встроенный подогрев ПП, Расширение диапазона рабочих температур устройств
Inanity
сообщение Feb 1 2016, 23:07
Сообщение #1


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 173
Регистрация: 6-07-12
Пользователь №: 72 653



Здравствуйте.

Предлагаю обсудить следующую проблему:
Необходимо обеспечить работу устройства на нижней температурной границе индустриального диапазона. Т.е. при температурах окружающей среды -40oC ну или тогда уж -50oC (с запасом).

Буквально недавно обсуждалась проблема холодных индустриальных ПЛИС Xilinx Kintex-7, которые глючат при -40oC:
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=132582

Собственно требуется подстраховаться от подобных случаев. Я так же не уверен, что другие компоненты на плате на этой температурной границе себя поведут адекватно.

Официально Xilinx предложил бороться с этой проблемой так: http://www.xilinx.com/support/documentatio...-temp-range.pdf
В документе выше предлагается сделать дополнительную систему подогрева. Резистивный нагреватель лепится на радиатор ПЛИС и под неё (под плату).

Мне как-то не очень нравится этот способ, поэтому пришла мысль сделать такой же резистивный нагреватель, но на внутреннем слое платы. Логика управления нагревателем по идее будет почти такая же. Терморезистор, ОУ с гистерезисом, mosfet-ключ.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
f0GgY
сообщение Feb 2 2016, 07:12
Сообщение #2


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 589
Регистрация: 6-12-06
Из: Минск
Пользователь №: 23 207



неоднократно делали змейку в одном из внутренних слоёв, всё работало. За схемотехничекое решение не скажу точно, но примерно как вы и описали.


--------------------
нет ничего твоего, кроме нескольких кубических сантиметров в черепе... © Оруэлл.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
_4afc_
сообщение Feb 2 2016, 07:20
Сообщение #3


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 087
Регистрация: 13-10-05
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 9 565



Если плата маленькая - чуть больше ПЛИС - может и сработать.
Иначе, чтобы не раздувать мощность, придётся делать термобарьеры в меди и текстолите, а это может усложнить разводку цепей от ПЛИС.

Ну и над ПЛИС наверно надо уменьшить остывание прокладками или замкнутым объёмом.

Кстати желательно, чтоб в +25 устройство тоже работало - а то отлаживать придётся в холодильнике.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
twix
сообщение Feb 2 2016, 08:00
Сообщение #4


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 4-11-15
Пользователь №: 89 174



Я бы сделал так, по диагонали от ПЛИС на расстоянии 2..3 см сделал вырезы квадратные в маске, и прилепил нагреватели прямо на медь GND, а переходными прошил так, чтобы максимум тепла пошло во внутренние слои. Теплопередача по GND слоям отличнейшая. И третий нагреватель на радиатор ПЛИС.
Три термодатчика, как температура сравнялась на поверхности рядом с ПЛИС и на радиаторе, подаем питание...

Как вариант, Panasonic сейчас делает термопленки, и вспененный термоинтерфейс. Проложить такую пленку под радиатор и вытащить ее лентой на обогреватель номер 1.
Когда нужно подогреть, обогреватель дает тепло на пленку, а она работает как теппловая трубка. В отключенном состоянии термопленка работает
как обычный термоинтерфейс пропуская тепло через поперечное сечение к радиатору.
А снизу проложить вспененный термоинтерфейс, а под него тоже пленку и нагреватель. Вспененный термоинтерфейс как поролон, огибает поверхность
и обладает хорошей теплопередачей. Термопленка отделяет вспененный термоинтерфейс и обогреватель номер 2.
Аккуратное и современное решение. Занедорого. А рукодельный вариант смотреть выше.

Сообщение отредактировал twix - Feb 2 2016, 08:06
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tanya
сообщение Feb 2 2016, 09:39
Сообщение #5


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 496
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(twix @ Feb 2 2016, 11:00) *
Как вариант, Panasonic сейчас делает термопленки, и вспененный термоинтерфейс.


Можно ссылку?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Inanity
сообщение Feb 2 2016, 13:21
Сообщение #6


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 173
Регистрация: 6-07-12
Пользователь №: 72 653



Цитата(_4afc_ @ Feb 2 2016, 10:20) *
Ну и над ПЛИС наверно надо уменьшить остывание прокладками или замкнутым объёмом.
Кстати желательно, чтоб в +25 устройство тоже работало - а то отлаживать придётся в холодильнике.


Тестировать сам механизм разогрева в любом случае будем в термокамере.
Будем считать температуру ОС -50oC, т.е. в полном объёме всё охлаждено до этой температуры. Раз уж все компоненты индустриальные, то нужно добиться хотя бы -30oC для гарантированного пуска и работы. В процессе работы теоретически та же ПЛИС будет выделять мощность, достаточную для самообогрева и прогрева самой платы и компонентов на ней. Тут самое главное запуститься.


Цитата(twix @ Feb 2 2016, 11:00) *
Я бы сделал так, по диагонали от ПЛИС на расстоянии 2..3 см сделал вырезы квадратные в маске, и прилепил нагреватели прямо на медь GND, а переходными прошил так, чтобы максимум тепла пошло во внутренние слои. Теплопередача по GND слоям отличнейшая. И третий нагреватель на радиатор ПЛИС.
Три термодатчика, как температура сравнялась на поверхности рядом с ПЛИС и на радиаторе, подаем питание...


Согласен, что обогрев земли лучший вариант. Однако есть проблемы со свободным местом. Места под нагреватели наклеенные на верхний слой особо нет.
Также вы предлагаете несколько термоплёнок, от чего я хотел уходить, как от лишнего усложнения. Вариант с отдельным слоем нагревателя не занимает лишнего места и не создаёт лишних проводов/шлейфов, а элементы управления нагревателем можно разместить в любом удобном на плате месте.

Цитата(twix @ Feb 2 2016, 11:00) *
Вспененный термоинтерфейс...

Не очень представляю что это такое, опишите, пожалуйста, подробнее или поделитесь ссылкой. (встречал термокомпаунды для эффективного рассеивания тепла)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
twix
сообщение Feb 2 2016, 13:29
Сообщение #7


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 80
Регистрация: 4-11-15
Пользователь №: 89 174



Цитата(Tanya @ Feb 2 2016, 09:39) *
Можно ссылку?

"Вспененный термоинтерфейс" это то что у них идет как SSM
https://industrial.panasonic.com/sa/product...aphite-sheetssm
https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-d.../AYA0000CE2.pdf

Термопленки PGS от Panasonic
http://industrial.panasonic.com/ww/product...e-sheet-pgs/pgs
https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-d.../AYA0000CE2.pdf

Прикладываю презентацию Panasonic
Вспененный термоинтерфейс на стр. 29, а термопленки PGS стр.5.

Сообщение отредактировал twix - Feb 2 2016, 14:26
Прикрепленные файлы
Прикрепленный файл  PGS_Graphite_Sheet_and_Thermal_Solution_Products_2015.09.pdf ( 4.34 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 310
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Guest_TSerg_*
сообщение Feb 2 2016, 19:06
Сообщение #8





Guests






Был у нас много-много лет назад такой НИР - обеспечение работы электронных блоков при температурах до -80 С и ниже.
Перепробовали много разных технологий, но на тот момент ( 70-е ) сошлись на решении: алюминиево-берилиевая подложка с фрезеревкой каналов (1 мм) в которые укладывался проволочный линейный нагревающий элемент и запекался. Сверху и снизу наклеивались платы из тонкого стеклотекстолита с односторонней разводкой и монтажем. Каждый такой блок имел САР температурой основания.
Задача была решена, но в ОКР не пошло.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Serg_x
сообщение Mar 3 2017, 21:32
Сообщение #9


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 132
Регистрация: 28-08-08
Пользователь №: 39 869



Делал проект с диапазоном от -55, там на эту температуру был взят только dc/dc в SOIC, пассив, и дискретный датчик температуры allegro в sot-23 на -35 с гистерезисом 5 градусов по-моему.
Нагреватель заказывали графит на самоклеящейся основе с выводами. Я хотел змейку на плате но руководство забраковало идею.
Работало так - при включении на -35 и ниже сначала происходил прогрев до -30 а затем схема подавала питание на устройство. На работающем девайсе при снижении до -35 просто включался подогрев.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
segment
сообщение Mar 4 2017, 10:40
Сообщение #10


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 313
Регистрация: 10-08-06
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 19 471



А почему забраковали змейку на плате?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Serg_x
сообщение Mar 4 2017, 23:13
Сообщение #11


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 132
Регистрация: 28-08-08
Пользователь №: 39 869



Цитата(segment @ Mar 4 2017, 13:40) *
А почему забраковали змейку на плате?

Начальство "старой школы", а приборы ответственные были, взрывозащищенные и для серьезных заказчиков. Не хотелось в вопросе надежности зависеть от китайских производителей печатных плат. Ресурсов для проведения входного электроконтроля у нас не было.
А вот еще вспомнил - слоев было всего два, и в итоге нагреватель выходил даже чуть дешевле чем переход на 4 слоя ради змейки. Там у меня еще из-за габаритов платы получалось уложить змейку нужного сопротивления только из проводников шириной менее 0.2, соответственно это сразу 5-й класс точности, который для той платы был не нужен.

Сообщение отредактировал Serg_x - Mar 4 2017, 23:19
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ikm
сообщение Mar 6 2017, 06:54
Сообщение #12


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 702
Регистрация: 25-12-06
Из: С-Пб
Пользователь №: 23 894



Не забудьте, что скорость нагрева должна быть не большой (сейчас лень смотреть в ГОСТ методика термоциклирования), причем для ПЛИС надо взять еще меньше, они бессвинцовые шарики поотваливаются. поэтому мы грели именно воздух внутри блока.


--------------------
ОБХОДЯ РАЗЛОЖЕННЫЕ ГРАБЛИ - ТЫ ТЕРЯЕШЬ ДРАГОЦЕННЫЙ ОПЫТ!!!
Go to the top of the page
 
+Quote Post

Reply to this topicStart new topic
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 20th August 2017 - 13:44
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.0307 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016