Перейти к содержанию
    

Встроенный подогрев ПП

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.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем twix

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Как вариант, Panasonic сейчас делает термопленки, и вспененный термоинтерфейс.

 

Можно ссылку?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

 

 

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.

 

Вспененный термоинтерфейс...

Не очень представляю что это такое, опишите, пожалуйста, подробнее или поделитесь ссылкой. (встречал термокомпаунды для эффективного рассеивания тепла)

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

PGS_Graphite_Sheet_and_Thermal_Solution_Products_2015.09.pdf

Изменено пользователем twix

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Гость TSerg

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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

Изменено пользователем Serg_x

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

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.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...