Как рассчитать повышение температуры печатной платы и окружающего ее воздуха от мощности, потребляемой печатной платой?

Мне трудно понять какой-то механизм выделения тепла электронной печатной платой (печатной платой) и его влияние на температуру атмосферы.

Я не знаю, связан ли этот вопрос с этим форумом или с физикой, но я собираюсь опубликовать его здесь, так как меня беспокоит электронная печатная плата.

Пожалуйста, поддержите меня в этом длинном вопросе.

Проблема:

Печатная плата со спецификациями:

• Поверхностный монтаж — многослойный с несколькими сквозными компонентами (конденсатор, ЖК-дисплей и т. д.).
• Схема, разработанная на нем, состоит из конденсаторов, резисторов, EEPROM, регуляторов 3,3 В, схемы питания RC, ЖК-дисплея, микроконтроллера и т. Д.
• Площадь = 66 см^2 Рассеиваемая мощность в цепи на печатной плате = от 0,44 Вт до 1,0 Вт, обычно 0,5 Вт
• Нет радиатора или компонентов, выделяющих тепло.
• Схема работает от 3,3 В постоянного тока.
• В коробке объемом 1007,8 см^3.
• В коробке есть отверстия (где провода проходят к печатной плате), через которые легко проходит воздух.

Хочу найти:

1. Повышение температуры печатной платы при потреблении ею мощности 0,5 Вт.
2. Повышение температуры воздуха внутри коробки из-за теплопередачи от печатной платы и времени.
3. Время достижения равновесия, когда поверхность печатной платы и воздух внутри коробки имеют одинаковую температуру.

Примечание. Я не хочу вдаваться в подробности или слишком углубляться в дизайн (поскольку я видел, как некоторые дизайнеры выполняли очень сложные и подробные расчеты для этих целей). Мне нужно только найти общее представление о теплопередаче этой топологии. Для этого, если несложно, можно предположить, что печатная плата — это просто тепловыделяющая поверхность (количество тепла можно рассчитать по мощности).

Теперь я зашел так далеко (эта работа была сделана кем-то другим на этом форуме)

• Медная сторона с дорожками моделируется как лист меди, а не дорожки.
• Корпус достаточно тонкий, поэтому теплопроводность внутри корпуса не имеет значения, и считается, что все устройство имеет одинаковую температуру.
• Только две широкие поверхности вносят свой вклад в потери тепла, боковые стороны не учитываются.
• Окружающая среда, включая воздух и радиационные синхры, имеет однородную температуру Ts
• Тепловые коэффициенты: ϵcu=0,78, ϵpcb=0,50, hup=7,25 Вт/м2K, hdown=3,63 Вт/м2K При этих допущениях можно оценить температуру плиты, просто приравняв тепловые потоки.

Тепло, поступающее в единицу времени, происходит от джоулевого нагрева от тока, протекающего через медь, и определяется выражением qin=I2R = рассеиваемая мощность.

Вытекающее тепло имеет два механизма выхода; лучистый теплообмен с окружающей средой, определяемый выражением

qrad=ϵσA(T^4 − T^4 * s) Здесь ϵ = ϵcu +ϵpcb

и конвективный теплообмен с воздухом, который определяется выражением

qconv=hA(T−Ts) Здесь h = hup + hdown

Теперь просто приравняем тепловые потоки

Цинь=Qвых

I2R=A[σ(T^4−T^4 *s)(ϵcu+ϵpcb)+(T−Ts)(hup+hdown)]

мы можем изменить это, чтобы оно выглядело как уравнение четвертой степени

σ(ϵcu+ϵpcb)T^4 +(hu+hd)T−[I2RA+σ(ϵcu+ϵpcb)T^4 *s+(hu+hd)Ts]=0

Отсюда я рассчитал температуру поверхности печатной платы равной 28,9 градуса Цельсия, предполагая, что температура воздуха внутри коробки равна 25 градусам Цельсия.

Вопросы:

1. Правильно ли я сделал? если нет, пожалуйста, скажите мне причину (потому что я не уверен в этом).
2. Если все в порядке, как мне найти повышение температуры внутри коробки и время, необходимое для повышения этой температуры?
3. Будет ли когда-нибудь воздух внутри коробки и поверхность печатной платы находиться в равновесии, и при какой температуре и сколько времени потребуется, чтобы достичь этого состояния?

Я знаю, что это беспорядок, но я не могу найти никакой помощи в отношении этой конкретной проблемы, я пробовал другие методы и приемы, но результаты слишком неправильные, что даже я знаю, что они неверны (один из таких примеров; быть 300 градусов по Цельсию).

Пожалуйста, дайте мне указания, как к этому подойти (поскольку я начинающий инженер-электрик и не знаю о нагреве, термодинамике такого уровня).