一种超低温工作高可靠性航空机载电子系统的制作方法

1.本发明属于航空机载设备的技术领域，具体涉及一种超低温工作高可靠性航空机载电子系统。


背景技术：

2.常规机载设备低温工作温度为
‑
55℃，随着飞机作战环境条件越来越严酷，机载设备环境适应性要求也越来越高，要求机载设备能正常工作于超低温
‑
65℃。同时，机载设备随着国产化要求越来越严格，要求全部电子元器件进行国产化替代，尤其部分关键电子元器件国产化替代后，频繁出现低温启动故障问题。为了更好的适应越来越严酷的环境要求，寻找一种超低温（
‑
65℃）可靠工作的解决方法越来越重要。
3.ptc（positive temperature cofficient）是指正温度系数热敏电阻，作为一种新兴的材料和元件，是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度（居里温度）后，其阻值随着温度的升高呈现阶跃性增长。其典型的ptc热敏电阻的r
‑
t曲线如图2所示。它的电阻
‑
温度特性即阻温特性，具有很好的温度补偿作用，可以解决机载设备超低温（
‑
65℃）可靠工作的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超低温工作高可靠性航空机载电子系统，上述所述加热模块采用ptc热敏电阻元件加热，本发明通过将加热模块设置在内部有效保证电子设备在超低温环境下的工作可靠性，具有较好的实用性。本发明重新设计了机载电子设备的结构，且将ptc热敏电阻应用于机载电子设备的低温加热，根据r
‑
t曲线，在
‑
65℃低温下，ptc的电阻值很小，功率很大，可以对设备进行快速加热；待加热到芯片可以正常启动时，ptc热敏电阻的温度，还没有达到居里温度加热电路就被关断，因此，整个过程ptc热敏电阻功耗一直较大，可以满足设备超低温（
‑
65℃）下的加热需求。
5.本发明主要通过以下技术方案实现：一种超低温工作高可靠性航空机载电子系统，包括安装单元以及套设在安装单元外侧的安装支架，所述安装支架沿周侧设置的若干个压力传感器机构；所述安装单元包括从上至下依次设置的加热模块、信号处理机构、电源机构；所述安装单元的上、下两端分别设置有中央处理机构、加温监控机构，且中央处理机构、加温监控机构分别设置在安装支架的上、下两面；所述加热模块采用ptc热敏电阻元件加热，所述加热模块的加热功率≤10w、居里温度点为
‑
20℃。所述压力传感器机构、加热模块、信号处理机构、电源机构、中央处理机构、加温监控机构以及相互之间的连接关系分别为现有技术，且不是本发明的主要改进点，故不再赘述。
6.为了更好地实现本发明，进一步地，所述加热模块、信号处理机构、电源机构通过板间连接器互连堆叠设置。
7.为了更好地实现本发明，进一步地，所述安装单元的上下两端分别通过板间连接
器与中央处理机构、加温监控机构连接。
8.为了更好地实现本发明，进一步地，所述安装支架由4个侧面围合而成，且每个侧面分别设置有压力传感器机构。
9.本发明在使用过程中，为了保证机载电子设备的各个电子组件均能升温均匀，本发明重新设计了各电子组件的结构，且各电子组件之间采用板间连接器进行堆叠互连，且将加热模块靠近中央处理机构设置，有效保证了机载电子设备的超低温工作可靠性。所述加热模块、信号处理机构、电源机构分别采用通过板间连接器互连堆叠在一起，将4个压力传感器机构以支架组合的形式堆叠在一起，且将所述加热模块、信号处理机构和电源机构包围在安装支架内，本发明通过板间连接器将加温监控机构和中央处理机构分别盖设在安装支架的上、下两面。
10.为了更好地实现本发明，进一步地，所述加热模块包括ptc热敏电阻元件和印制电路板，将ptc热敏电阻元件装配到印制电路板上，且在ptc热敏电阻元件与印制电路板间的空隙处填充凝胶弹性体。
11.为了更好地实现本发明，进一步地，所述ptc热敏电阻元件为突变型ptc陶瓷加热材料。
12.为了更好地实现本发明，进一步地，所述加热模块的加热功率≤10w、居里温度点为
‑
20℃。
13.本发明在使用过程中，首先制备加热模块，将ptc热敏电阻元件装配到印制电路板上，并在ptc热敏电阻元件与印制电路板之间的空隙处填充凝胶弹性体，使导热性提高，ptc热敏电阻元件的热膨胀可以顺利进行。将ptc热敏电阻元件固定在加热模块的印制电路板上，在
‑
65℃时，ptc热敏电阻元件的电阻值很小，功率很大，ptc热敏电阻元件开启加热模式，印制电路板及板间连接器均被加热，同时，由于板间连接器，其他电子组合也均被加热，因此，加热模块顶部和底部同时因板间连接器实现热传导，温升均匀。进而保证整个电子组件均工作在可靠的工作温度范围内。
14.本发明的有益效果：（1）所述ptc热敏电阻元件与目前市面上的远红外线加热板相比，具有成本低，体积小，加热速度快的优势，且对整个设备芯片正常工作的散热无影响；所述加热模块采用ptc热敏电阻元件加热，本发明通过将加热模块设置在内部有效保证电子设备在超低温环境下的工作可靠性，具有较好的实用性；（2）本发明将ptc热敏电阻元件装配到印制电路板上，并在ptc热敏电阻元件与印制电路板之间的空隙处填充凝胶弹性体，使导热性提高，ptc热敏电阻元件的热膨胀可以顺利进行，具有较好的实用性；（3）本发明通过ptc热敏电阻元件开启加热模式，印制电路板及板间连接器均被加热，同时，由于板间连接器，信号处理机构、电源机构也均被加热，加热模块顶部和底部同时因板间连接器实现对中央处理机构、加温监控机构热传导，温升均匀，具有较好的实用性。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；图2为ptc热敏电阻的r
‑
t曲线。
16.其中：1
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中央处理机构、2
‑
加热模块、3
‑
压力传感器机构、7
‑
信号处理机构、8
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电源机构、9
‑
加温监控机构。
具体实施方式
17.实施例1：一种超低温工作高可靠性航空机载电子系统，如图1所示，包括安装单元以及套设在安装单元外侧的安装支架，所述安装支架沿周侧设置的若干个压力传感器机构3；所述安装单元包括从上至下依次设置的加热模块2、信号处理机构7、电源机构8；所述安装单元的上、下两端分别设置有中央处理机构1、加温监控机构8，且中央处理机构1、加温监控机构8分别设置在安装支架的上、下两面；所述加热模块2采用ptc热敏电阻元件加热。
18.进一步地，所述安装支架由4个侧面围合而成，且每个侧面分别设置有压力传感器机构3。
19.本发明在使用过程中，为了保证机载电子设备的各个电子组件均能升温均匀，本发明重新设计了各电子组件的结构，且各电子组件之间采用板间连接器进行堆叠互连，且将加热模块2靠近中央处理机构1设置，有效保证了机载电子设备的超低温工作可靠性。将4个压力传感器机构3以支架组合的形式将堆叠在一起，且将所述加热模块2、信号处理机构7和电源机构8包围在安装支架内，本发明通过板间连接器将加温监控机构8和中央处理机构1分别盖设在安装支架的上、下两面。
20.所述加热模块2采用ptc热敏电阻元件加热，本发明通过将加热模块2设置在内部有效保证电子设备在超低温环境下的工作可靠性，具有较好的实用性。本发明重新设计了机载电子设备的结构，且将ptc热敏电阻应用于机载电子设备的低温加热，根据r
‑
t曲线，在
‑
65℃低温下，ptc的电阻值很小，功率很大，可以对设备进行快速加热；待加热到芯片可以正常启动时，ptc热敏电阻的温度，还没有达到居里温度加热电路就被关断，因此，整个过程ptc热敏电阻功耗一直较大，可以满足设备超低温（
‑
65℃）下的加热需求。
21.实施例2：本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图1所示，所述加热模块2、信号处理机构7、电源机构8通过板间连接器互连堆叠设置。
22.进一步地，所述安装单元的上下两端分别通过板间连接器与中央处理机构1、加温监控机构8连接。
23.本发明在使用过程中，为了保证机载电子设备的各个电子组件均能升温均匀，本发明重新设计了各电子组件的结构，且各电子组件之间采用板间连接器进行堆叠互连，且将加热模块2靠近中央处理机构1设置，有效保证了机载电子设备的超低温工作可靠性。所述加热模块2、信号处理机构7、电源机构8分别采用通过板间连接器互连堆叠在一起，将4个压力传感器机构3以支架组合的形式将堆叠在一起，且将所述加热模块2、信号处理机构7和电源机构8包围在安装支架内，本发明通过板间连接器将加温监控机构8和中央处理机构1分别盖设在安装支架的上、下两面。
24.在
‑
65℃时，ptc热敏电阻元件的电阻值很小，功率很大，ptc热敏电阻元件开启加热模式，印制电路板及板间连接器均被加热，同时，由于板间连接器，其他电子组合也均被加热，因此，加热模块2顶部和底部同时因板间连接器实现热传导，温升均匀。进而保证整个
电子组件均工作在可靠的工作温度范围内。
25.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
26.实施例3：本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，所述加热模块2包括ptc热敏电阻元件和印制电路板，将ptc热敏电阻元件装配到印制电路板上，且在ptc热敏电阻元件与印制电路板间的空隙处填充凝胶弹性体。
27.进一步地，所述ptc热敏电阻元件为突变型ptc陶瓷加热材料。
28.进一步地，所述加热模块2的加热功率≤10w、居里温度点为
‑
20℃。使加热模块2在
‑
65℃时快速加热，在＞
‑
10℃时加热功率急剧下降，使产品能在超低温
‑
65℃时正常工作，同时在高温时几乎不加热。本发明具有现有技术的长期稳定性，能提高机载设备超低温工作的可靠性。
29.如图2所示，为通用ptc热敏电阻的电阻
‑
温度特性即阻温特性，具有很好的温度补偿作用，可以解决机载设备超低温（
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65℃）可靠工作的问题。
30.其中：rmin为最小零功率电阻；rc为开关电阻值，对应与开关温度的零功率电阻值；rn为额定温度零功率电阻；rmax为最大电阻值；trmin 为最小零功率电阻时的温度；tc为开关温度，即居里温度，正温度系数热敏电阻器的电阻值发生阶跃增加时的温度；trmax为最大电阻值对应的温度。
31.由于ptc热敏电阻的功耗与散热情况有很大关系，在低温加热的情况下，ptc芯片功耗很大，机载设备中的1个ptc热敏电阻功耗可达10w，记录机载设备在超低温
‑
65℃下保温2h后接通工作电源设备正常工作，并拷机2h记录其工作情况，发现未出现机载设备工作中断的现象，成功解决其在超低温
‑
65℃工作中断的问题。
32.本发明在使用过程中，首先制备加热模块2，将ptc热敏电阻元件装配到印制电路板上，并在ptc热敏电阻元件与印制电路板之间的空隙处填充凝胶弹性体，使导热性提高，ptc热敏电阻元件的热膨胀可以顺利进行。将ptc热敏电阻元件固定在加热模块2的印制电路板上，在
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65℃时，ptc热敏电阻元件的电阻值很小，功率很大，ptc热敏电阻元件开启加热模式，印制电路板及板间连接器均被加热，同时，由于板间连接器，其他电子组合也均被加热，因此，加热模块2顶部和底部同时因板间连接器实现热传导，温升均匀。进而保证整个电子组件均工作在可靠的工作温度范围内。
33.本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。