Разработка универсального блока питания
Создание лабораторного блока питания с комплексной защитой. Основные технические требования к разрабатываемой конструкции. Обоснование элементной базы, материалов конструкции. Разработка компоновочной схемы, комплекта конструкторской документации.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.05.2013 |
Размер файла | 489,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
70
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной курсовой работы является разработка универсального блока питания, который должен иметь регулируемое в широких пределах выходное напряжение, большой ток, высокую стабильность напряжения, низкий уровень пульсаций, надёжную защиту (от перегрузки по току, превышения напряжения и перегрева), гарантирующую сохранность как питаемой аппаратуры, так и самого источника. Блок питания должен быть простым и не содержать дефицитных, дорогостоящих и крупногабаритных компонентов.
В ходе курсового проектирования решаются следующие задачи:
проводится разработка технического задания с точки зрения конструктора РЭА;
анализируется схема электрическая принципиальная;
обосновываются элементная база и материалы проектируемого изделия;
проводится выбор базовой несущей конструкции;
производится компоновочный расчет;
на этапе разработки конструкции печатной платы выполняется расчет проводящего рисунка. Оценивается помехоустойчивость платы;
анализируется тепловой режим;
оценивается виброзащищённость и устойчивость конструкции в отношении механических воздействий;
проводится расчет надежности;
разрабатывается комплект конструкторской документации.
Проектирование и конструирование будем производить с помощью современных средств автоматизации проектирования: САПР AutoCAD, САПР Altium Designer. САПР Altium Designer будем использовать для проектирования печатной платы проектируемого электронного блока. САПР AutoCAD будем использовать для создания и оформления комплекта конструкторской документации.
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
блок питание конструкция схема
1.1 Цель и назначение разработки
Целью разработки является создание лабораторного блока питания с комплексной защитой. Назначение разработки - создание конструктивно законченного устройства. Разработка должна обеспечить создание базовой модели лабораторного блока питания.
Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой модели, отличающихся конфигурацией и изменениями функций на основе частных технических заданий.
1.2 Наименование и область применения
Лабораторный блок питания предназначен для использования в качестве самостоятельного прибора для получения необходимых величин токов и напряжений при разработке и ремонте радиоаппаратуры.
1.3 Источники разработки
Источниками разработки является схема электрическая принципиальная резервного источника питания.
1.4 Технические требования
Основные технические требования к печатным платам. Габаритные размеры печатной платы не превышают установленных значений для следующих типов: особо малогабаритных - 60x90 мм; малогабаритных - 120x180 мм; крупногабаритных - 240x360 мм; для МПП -200x240 мм. Толщина печатной платы выбирается из следующего ряда значений: 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 мм. Допустимые отклонения по толщине не должны превышать: при толщине до 1 мм - ±0,15 мм; до 2 мм - ±0,20 мм; до 3 мм - ±0,30 мм.
Печатные платы, как правило, имеют прямоугольную форму с соотношением сторон - 1:1, 1:2,1:3, 2:3, 2:5
Плотность монтажа определяется шириной проводников и расстоянием между ними. В соответствии с ГОСТ 23751-86 для печатных плат установлено три класса точности монтажа:
1-й - допускающий минимальную ширину и зазоры между проводниками, 0.5 мм;
2-й - когда минимальная ширина и зазоры между проводниками 0.25 мм на наружных слоях, 0.2 мм - на внутренних слоях плат.
3-й - допускающий минимальную ширину проводников и зазоры между ними 0.15 мм.
Трассировку рисунка схемы проводят по координатной сетке сшагом по ГОСТ 10317-77 2.5 и 1.25 мм, а так же 0.625 мм. Минимальныедиаметры отверстий, располагаемых в узлах координатной сетки, зависят отмаксимального диаметра вывода навесного элемента, наличия металлизациии толщины платы.
Плотность тока в печатных проводниках наружных слоев плат не должна превышать 75 А/мм2.
Сопротивление изоляции зависит от материала диэлектрического основания и характера электрических цепей, для стеклотекстолита оно должно быть не менее 104 МОм. Плотность сцепления печатных проводников с основанием не менее 15МПа. Допустимый уровень рабочего напряжения зависит от расстояния между проводниками: для 2 и 3 классов Uраб - до 50 В, I класс
Uраб ~ до 100В.
Контактные площадки должны смачиваться припоем за 3-5 секунд и выдерживать не менее 3-х перепаек.
Основные технические характеристики блока питания
Интервалы регулирования выходного напряжения, В
1,2... 15;1,2...30;
Максимальный ток нагрузки (в интервале 1,2...30 В гарантируется при напряжении 15...30 В), А......................15;
Коэффициент стабилизации по напряжению, не менее…………………….100;
Уровень пульсаций при выходном напряжении 12 В и токе нагрузки 10 А, мВ, не более............................................30;
Интервал регулирования тока срабатывания защиты, А .. .0,5...15;
Превышение выходного напряжения, при котором срабатывает защита, В, не более....................................................................................................2;
Температура включения вентилятора охлаждения, °С....................................50;
Температура срабатывания тепловой защиты, °С.............................................60.
Наработка на отказ прибора должна составлять не менее 10000 часов по ГОСТ 27.003-90.
Конструкция резервного источника питания должна быть оформлена в унифицированном корпусе.
Лабораторный блок питания должен отвечать общим требованиям эстетики по ГОСТ 24750-81.
Упакованную аппаратуру транспортируют всеми видами транспортных средств в условиях, соответствующих условиям группы 5 по ГОСТ 15150, группа 5. Условия транспортирования лабораторного блока питания должны быть:
- |
температура окружающего воздуха, С |
………-10...+35; |
|
- |
относительная влажность воздуха при +35С, % |
……………...98; |
|
- |
среднемесячное значение при температуре +27С,% |
……………...75; |
|
- |
атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) |
…… 86,6...106,7 (650...800). |
Транспортирование упакованной аппаратуры с предприятия - изготовителя к потребителю без перевалки проводят в штабелях. Количество рядов в штабелях должно быть определено в зависимости от габаритных размеров и массы упакованной аппаратуры с учётом полного использования вместимости транспортных средств. Для предотвращения возможных перемещений при транспортировании упакованная аппаратура должна быть закреплена. Средства крепления аппаратуры к транспортным средствам не должны повреждать тару, аппаратуру и транспортные средства.
Аппаратуру следует хранить на складах изготовителя и предприятий торговли по ГОСТ 15150, группа 1. Хранение аппаратуры без упаковки не допускается. Резервный источник питания должен храниться в упаковке в складских помещениях у изготовителя и потребителя при температуре воздуха 5...35С и относительной влажности воздуха не более 85%. В помещениях для хранения не должно быть агрессивных примесей (паров, кислот, щелочей), вызывающих коррозию.
Упакованную аппаратуру следует хранить на расстоянии не менее 1 м от отопительной системы. Изделие следует хранить на стеллажах.
2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ
2.1 Анализ климатических факторов
Изделия должны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническими заданиями, стандартами или техническими условиями в течение сроков службы и сроков сохраняемости, указанных в техническом задании после или в процессе воздействия климатических факторов, значения которых установлены ГОСТ 15150-69.
Изделия предназначают для эксплуатации в одном или нескольких макроклиматических районах и изготавливают в различных климатических исполнениях.
Разрабатываемое устройство предназначено для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатами.
К макроклиматическому району с умеренным климатом относятся районы, где средняя из абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже + 40 С, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше - 45 С.
К макроклиматическому району с холодным климатом относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже - 45 С.
Исходя из вышесказанного, резервный источник питания будет изготавливаться в климатическом исполнении УХЛ.
Следует отметить, что изделия в исполнении УХЛ могут эксплуатироваться в теплом влажном, жарком сухом и очень жарком сухом климатических районах по ГОСТ 16350-80, в которых средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха выше 40 С, и сочетание температуры, равной или выше 0 С, и относительной влажности, равной или выше 80%, наблюдается более 1 часов в сутки за непрерывный период более двух месяцев в году.
Разрабатываемый резервный источник питания предназначен для эксплуатации в помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения, ветра, песка, пыли наружного воздуха, отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги), а конкретнее - в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях.
Изделия в различных климатических исполнениях в зависимости от места размещения при эксплуатации в воздушной среде на высотах до 4300 м изготавливают по категориям размещения изделий.
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации изделий принимают равными следующим значениям:
ѕ верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации, С………………………… +35;
ѕ нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации, С………………………….. +10;
ѕ верхнее предельное рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации, С…… ………………….+40;
ѕ нижнее предельное рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации, С………………………….……+5;
ѕ величина изменения температуры окружающего воздуха за 8 ч., С…..40;
ѕ верхнее значение относительной влажности при 25 С, % 90;
ѕ среднегодовое значение относительной влажности при 20 С, % ..60;
ѕ рабочее значение атмосферного давления, кПа……………84.
Указанное верхнее значение относительной влажности воздуха нормируется также при более низких температурах; при более высоких температурах относительно влажность ниже.
Так как нормированное верхнее значение относительной влажности 90%, то конденсация влаги не наблюдается.
За нормальные значения факторов внешней среды при испытаниях изделия (нормальные климатические условия испытаний) принимаются следующие:
ѕ температура, С 2010;
ѕ относительная влажность воздуха, %........45...90;
ѕ атмосферное давление, Па………………84.
За эффективную температуру окружающей среды (при тепловых расчетах) принимается максимальное значение температуры.
За эффективные значения сочетания влажности и температуры при расчетах параметров изделия, изменение которых вызывается сравнительно длительными процессами, принимаются среднемесячные значения сочетаний влажности и температуры в наиболее теплый и влажный период (с учетом продолжительности их воздействия).
За эффективное значение давления воздуха принимается среднее значение давления.
Группа условий эксплуатации по коррозионной активности для металлов и сплавов без покрытий, а также с неметаллическими и неметаллическими неорганическими покрытиями - 1.
Группа условий эксплуатации в зависимости от климатического исполнения к категории размещения изделия (УХЛ 4.2) - 1.
Условия хранения изделий определяются местом их размещения, макроклиматическим районом и типом атмосферы и характеризуется совокупностью климатических факторов, воздействующих при хранении на упакованные или законсервированные изделия. Согласно ГОСТ 15150-69, для проектируемого изделия удовлетворительными являются условия хранения в отапливаемых и вентилируемых складах, хранилищах с кондиционированием воздуха, расположенных в любых макроклиматических районах.
Обозначения такого хранилища: основное - 1, буквенное - Л, текстовое “отапливаемое хранилище”.
Климатические факторы, характерные для данных условий хранения:
- |
температура воздуха, С |
+5...+40; |
|
- |
максимальное значение относительной влажности воздуха |
||
при +5 С, % |
80; |
||
- |
среднегодовое значение относительной влажности воздуха |
||
при 20 С, %. |
60; |
||
- |
пылевое загрязнение незначительно; |
||
- |
действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибков |
||
отсутствует. |
Климатические факторы, характерные для данных условий транспортировки:
- |
температура воздуха, С……………..+20…+50; |
|
- |
максимальное значение относительной влажности воздуха |
|
при -50 С, %................................................................ 100; |
||
- |
среднемесячное значение влажности воздуха |
|
при 27 С, %......................................................................60; |
60; |
|
- |
пылевое загрязнение незначительно; |
|
- |
действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибков |
|
отсутствует. |
2.2 Анализ дестабилизирующих факторов
По ГОСТ 11478 - 88 аппаратуру в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на 4 группы. Разрабатываемое устройство относится к группе 1 (условия эксплуатации - в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях).
На аппаратуру этой группы действуют следующие дестабилизирующие факторы:
ѕ синусоидальные вибрации;
ѕ различные механические воздействия при транспортировке;
ѕ пониженная и повышенная температура среды;
ѕ повышенная влажность воздуха;
ѕ воздействие пыли.
Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия ее установленным в техническом задании требованиям, проводят испытания аппаратуры на воздействие внешних механических и климатических факторов.
Испытания, проводимые для данной группы аппаратуры и значения механических и климатических факторов, которые она должна выдерживать, указаны в ГОСТ 11478-88.
Испытания рекомендуется проводить на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:
ѕ механические испытания;
ѕ испытание на воздействие повышенной температуры среды;
ѕ испытание на воздействие повышенной влажности;
ѕ испытание на воздействие пониженной температуры среды.
Испытания на воздействие пыли и на прочность при падении рекомендуется проводить на образцах аппаратуры, которые не подвергались испытаниям других видов.
Испытание включает следующий ряд операций, проводимых последовательно:
ѕ начальная стабилизация (если требуется);
ѕ начальные проверки и начальные измерения (если требуется);
ѕ выдержка;
ѕ конечная стабилизация (если требуется);
ѕ заключительные проверки и измерения (если требуется).
До и после испытания значения параметров и характеристик должны соответствовать требованиям для нормальных климатических условий, установленных в стандартах на аппаратуру.
Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если:
ѕ не нарушена сохранность внешнего вида;
ѕ после испытания характеристики и параметры аппаратуры соответствуют требованиям, установленным в стандартах или ТУ на аппаратуру и в ПИ для испытаний данного вида.
3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ, УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ, УСТАНОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ КОНСТРУКЦИИ
3.1 Выбор и обоснование элементной базы
Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и использовании в режимах, не превышающие допустимые. Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы.
Критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям работы и эксплуатации.
Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:
а) технические параметры:
ѕ номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схеме устройства;
ѕ допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинального значения;
ѕ допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;
ѕ допустимое рассеивание мощности ЭРЭ;
ѕ диапазон рабочих частот ЭРЭ;
ѕ коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.
б) эксплуатационные параметры:
ѕ диапазон рабочих температур;
ѕ относительная влажность воздуха;
ѕ давление окружающей среды;
ѕ вибрационные нагрузки;
ѕ другие (специальные) показатели.
ѕ Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются:
ѕ унификация ЭРЭ;
ѕ масса и габариты ЭРЭ;
ѕ наименьшая стоимость;
ѕ надежность.
Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия. Применение принципов стандартизации и унификации при выборе ЭРЭ, а также конструировании изделия позволяет получить следующие преимущества:
- значительно сократить сроки и стоимость проектирования;
- сократить на предприятии_изготовителе номенклатуру применяемых деталей и сборочных единиц, увеличить применяемость и масштаб производства;
- исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта РЭС, т.е. упростить подготовку производства;
- создать специализированное производство стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятий;
- улучшить эксплуатационную и производственную технологичность;
- снизить себестоимость выпускаемого изделия.
Основной элемент, определяющий электрические параметры и габариты БП, -- сетевой трансформатор Т1. Применим готовый стержневой трансформатор с габаритной мощностью примерно 600 Вт, имеющий вторичную обмотку с выходным напряжением 30 В со средним выводом. В БП можно использовать любой трансформатор с необходимыми характеристиками.
Диодный мост МВ351 (VD1) заменим любым выпрямителем серии MB или КВРС. В крайнем случае, мост можно собрать из отдельных диодов, обеспечивающих необходимый ток нагрузки.
Предохранители ВПБ-1 заменимы импортными предохранителями Н520. Диапазон номинальных рабочих токов - 0,2…20А; диапазон рабочих температур - -60°С…+85°С.
Переключатель интервалов выходного напряжения S1 выполнен из трех приборных клемм, соединяемых перемычкой.
Стабилизаторы КР142ЕН22А заменимы любыми из этой серии или импортными аналогами серий SD1083 DV1083, LT1083, SD1084, DV1084, LT1084, а стабилизатор КР142ЕН8Б -- импортным аналогом 7812.
Реле К1 -- РЭС-55Б исполнения РС4.569.600-00 (паспорт РС4.569.626). Подойдут также реле исполнений РС4.569.600-05 (паспорт РС4.569.631), РС4.569.600-01 (паспорт РС4.569.627) и РС4.569.600-06 (паспорт РС4.569.632). Если реле не срабатывает при напряжении 12 В, напряжение стабилизатора DA2 необходимо увеличить до надежного срабатывания реле (с запасом в 1,5...2 В), включив между выводом 2 микросхемы и общим проводом один-два маломощных кремниевых диода. Вывод корпуса реле удаляют. На корпус реле наматывают дополнительную обмотку проводом ПЭТВ (ПЭВ). При выборе диаметра провода следует ориентироваться на плотность тока 10 А/мм. В разрабатываемом блоке питания дополнительная обмотка содержит 16 витков провода диаметром 1,4 мм. Обмотку фиксируют термоусадочной трубкой. Расчетное сопротивление обмотки составляет 0,006 Ом, падение напряжения при токе 15 А -- 0,09 В, максимальная рассеиваемая мощность -- 1,35 Вт. Реле К2 -- автомобильное 90.3747-01, способное коммутировать ток до 30 А. Термовыключатели SF1 и SF2 -- РБ5-2 с температурой срабатывания 60 °С, ранее широко применявшиеся в ЕС ЭВМ. Один выключатель отрегулирован на температуру срабатывания 50 °С. Термовыключатели можно заменить импортными В1009 на соответствующую температуру, но поскольку их контакты размыкающие, их необходимо включать через инверторы. Электродвигатель М1 -- вентилятор, применяемый для охлаждения блоков питания компьютеров IBM.
Светодиод АЛС331А (HL1) допустимо заменить импортным двуцветным или любыми двумя одноцветными (соответственно красным и зеленым). Если выходной ток БП превысит установленное значение реле К1 сработает, контактами К1 1 включит реле К2 и самоблокируется через диод VD8. Реле К2 сработает и контактами К2.1 отключит основной стабилизатор от выпрямителя. При этом цвет свечения светодиода HL1 изменится с зеленого на красный и включится звуковая сигнализация (звуковой излучатель НА1 с встроенным генератором). Звуковую сигнализацию можно отключить выключателем SA3. После устранения причины срабатывания защиты по току БП возвращают в исходное состояние, нажимая на кнопку SB1 "Сброс". Диоды VD7 и VD9 ограничивают напряжение самоиндукции обмоток реле К1 и К2.
Транзисторы КТ818ГМ (VT1--VT4) заменимы мощными р-n-р транзисторами с максимальной рассеиваемой мощностью не менее 100 Вт, например, из серий КТ825, КТ865, КТ8102.
Резисторы R9--R12 -- С5-16МВ мощностью 2 Вт. Их можно заменить самодельными, изготовленными из нихромовой проволоки диаметром 0,8... 1 мм. Можно обойтись и без этих резисторов, если подобрать транзисторы по равенству токов коллекторов при равных напряжениях база--эмиттер.
Из соображений надежности применены проволочные переменные резисторы ППЗ-45 (R2, R4) и подстроечные многооборотные резисторы СП5-ЗВ (R3, R5, R13, R17), однако их можно заменить любыми. Диоды КД522А (VD3--VD8, VD11) заменимы любыми кремниевыми маломощными, а диоды КД258А (VD2, VD9, VD10) -- любыми с максимальным током не менее 1 А.
Для измерения напряжения и тока использованы измерительные головки М4203 сопротивлением 500 Ом с током полного отклонения 1 мА. Применение других измерительных головок потребует пересчета сопротивления резисторов R13, R16, R17.
Конденсаторы С6--С9 -- К50-37, но допустимо применить любые другие. Следует помнить, что их суммарная емкость должна быть не менее 2000 мкФ на каждый ампер тока нагрузки, а номинальное напряжение превышать выходное напряжение выпрямителя при максимальном питающем сетевом напряжении.
Конденсаторы С5, С10--С12, С14 -- танталовые К52-1, К52-2 и К53-1А. В случае применения оксидных алюминиевых конденсаторов их емкость следует увеличить в несколько раз. Остальные конденсаторы -- любые керамические.
Выключатель SA1 -- Т2 или другой, рассчитанный на ток не менее 3 А. Выключатели SA2, SA3 -- МТ1, кнопка SB1 -- КМ-1, но их можно заменить любыми другими.
Вместо тиристорной оптопары АОУ103А допустимо применить любую оптопару из серии АОУ115.
3.2 Выбор материалов
Выбор материалов разрабатываемой конструкции проводим согласно требованиям, изложенным в техническом задании. Материалы конструкции должны обладать следующими свойствами:
ѕ иметь малую стоимость;
ѕ легко обрабатываться и быть легкими;
ѕ обладать достаточными прочностью и жесткостью;
ѕ внешний вид материалов корпуса, лицевой и задней панелей должны отвечать требованиям технической эстетики;
ѕ сохранять физико-химические свойства в процессе эксплуатации.
Применение унифицированных материалов в конструкции, ограничение номенклатуры применяемых деталей позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность. Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими процессами также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделий в промышленности.
При выборе материала печатной платы необходимо руководствоваться документами ГОСТ 10317-78.
Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели: большую электрическую прочность, малые диэлектрические потери, обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в техпроцессах изготовления платы. В производстве печатных плат широко применяются ламинаты - фольгированные с одной или двух сторон армированные стекловолокном диэлектрики. Изготавливаются они из одного или нескольких слоев препрега, облицованного с двух (реже - с одной) сторон медной фольгой. При прессовании такого пакета материалов, смола препрега полимеризуется и ламинат приобретает законченный вид. Свойства диэлектрического основания ламината во многом определяются свойствами полимеризованной смолы, а проводящие свойства - свойствами медной фольги. Ламинаты поставляются в виде листов стандартных размеров. Размеры эти соответствуют размерам листов препрега, из которого состоит ламинат. Основные размеры листов ламинатов: 1020х1220 мм (40”х48”), 1070х1220 мм (42”х48”), 1020х1020 мм (40”х40”), 915х1220 мм (36”х48”), 970х1220 мм (38”х48”).
На основании вышеприведенного, для изготовления печатной платы может использоваться следующий материал: «LАМPLEX FR-4 35/35-1,5 ТУ 2296-001-76207709-2006» - фольгированный материал толщиной 1,5 мм, облицованный с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм.
3.3 Выбор унифицированных узлов и установочных изделий
Выбор унифицированных узлов и установочных изделий проводим на основании одного из требований технического задания к уровню унификации и стандартизации. На основании вышесказанного основное предпочтение отдается стандартизированным изделиям крепежа - практически все крепежные изделия стандартны.
4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ, МЕТДОВ И ПРИНЦИПА КОНСТРУИРОВАНИЯ
4.1 Выбор компоновочной схемы
Основная компоновочная схема изделия определяет многие важнейшие характеристики РЭС: габариты, вес, объем монтажных соединений, способы защиты от полей, температуры, механических воздействий, ремонтопригодность.
Различают три основные компоновочные схемы РЭС:
- централизованная;
- децентрализованная;
- централизованная с автономными пультами управления.
Каждая из этих схем обладает своими достоинствами и недостатками.
При централизованной компоновке все элементы сложной системы располагаются в одном отсеке на специальных этажерочных конструкциях или шкафах, длина и количество межблочных соединений сведены к минимуму, ремонт и демонтаж наиболее удобны, легче выполнить качественные системы охлаждения и амортизации. Такая компоновочная схема требует более тщательной экранировки, вызывает затрудненность компоновки изделия, часто требующей доработки его, обладает относительно меньшей надежностью систем охлаждения, герметизации, виброзащиты.
Децентрализованная компоновочная схема обеспечивает относительно большую легкость размещения элементов изделия на объекте, не требуется тщательная экранировка отдельных блоков, при соответствующих схемных решениях может быть более надежной, сохраняя частичную работоспособность при выходе из строя отдельных элементов изделия. Недостатком является значительная длина межблочных соединений, затруднен полный демонтаж системы, для каждого отдельного блока необходимо предусматривать автономные системы охлаждения, виброзащиты.
Наиболее распространен способ централизованной компоновки, при котором все элементы сложной РЭС, кроме входных и управляющих устройств, располагают в одном участке или отсеке прибора. Однако внутри этого отсека компоновка выполняется в виде совокупности отдельных блоков и приборов.
4.2 Выбор и обоснование метода и принципа конструирования
На основе проведенного разбиения электрической схемы и анализа существующих конструкций выбирается метод конструирования устройства в целом и его частей. Существующие методы конструирования РЭС подразделяются на три взаимосвязанные группы:
ѕ по видам связей между элементами;
ѕ по способу выявления и организации структуры связей между элементами;
ѕ по степени автоматизации конструирования РЭС - зависит от назначения аппаратуры и ее функций, преобладающего вида связей, уровня унификации, автоматизации и т.д.
Рассмотрим кратко сложившиеся методы конструирования РЭС:
Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств твердого тела.
Машиностроительный метод. В основу этого метода конструирования положена структура механических связей между элементами, представляющая собой систему опорных поверхностей. Машиностроительный метод используется для конструирования устройств и элементов РЭА, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны вследствие этого большие деформации.
Топологический метод. В основу метода положена структура физических связей между ЭРЭ. Топологический метод, в принципе, может применяться для выявления структуры любых связей, однако конкретное его содержание проявляется там, где связности элементов может быть сопоставлен граф.
Метод проектирования моноконструкций. Основан на минимизации числа связей в конструкции, он применяется для создания функциональных узлов, блоков, РЭА на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами.
Базовый (модульный) метод конструирования. В основу метода положен модульный принцип проектирования. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями, схемной конструкторской унификацией структурных уровней (модулей функциональных узлов, блоков). Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА, он имеет много преимуществ по сравнению с методом моноконструкций:
ѕ на этапе разработки позволяет одновременно вести работу над многими узлами и блоками, что сокращает сроки проведения разработок; упрощает отладку и сопряжение узлов в лаборатории, так как работа любого функционального узла определяется работой известных модулей, резко упрощается конструирование и макетирование; сокращает объем оригинальной конструкторской документации, дает возможность непрерывно совершенствовать аппаратуру без коренных изменений конструкции; упрощает и ускоряет внесение изменений в схему, конструкцию и конструкторскую документацию;
ѕ на этапе производства сокращает сроки освоения серийного производства аппаратуры; упрощает сборку, монтаж, снижает требования к квалификации сборщиков и монтажников; снижает стоимость аппаратуры благодаря широкой механизации и автоматизации производства; повышает степень специализации производства;
ѕ при эксплуатации повышает эксплуатационную надежность РЭА, облегчает обслуживание, улучшает ремонтопригодность аппаратуры.
При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость, стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта. Размещение комплектующих элементов в модулях всех уровней должно обеспечивать равномерное и максимальное заполнение конструктивного объема с удобным доступом для осмотра, ремонта и замены. Замена детали или сборочной единицы не должна приводить к разборке всей конструкции или ее составных частей. Для устойчивого положения изделия в процессе эксплуатации центр тяжести должен находиться, возможно, ближе к опорной поверхности. При компоновке модулей всех уровней необходимо выделить достаточно пространства для межсоединений.
При проектировании необходимо придерживаться следующих рекомендаций:
ѕ минимальный внутренний радиус изгиба проводника должен быть не менее диаметра провода с изоляцией;
ѕ провода питания переменного тока следует свивать для уменьшения возможности наводок;
ѕ провода, подводящие к сменным элементам должны иметь некоторый запас по длине, допускающий повторную заделку провода;
ѕ провода не должны касаться острых металлических кромок;
ѕ монтажные провода целесообразно связать в жгут, при этом обеспечивается возможность расчленения монтажных операций на более простые.
Для разъемного варианта конструкции большое распространение получило использование объединительной печатной платы, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры изделия, упростить сборку.
При компоновке РЭС необходимо решать вопросы электромагнитной совместимости элементов, в частности, защиты от электромагнитных, электрических и магнитных помех.
При защите РЭС от воздействий помех, определяют максимальное значение сигналов помехи на выходах схем, усложняют схему введением фильтров на линиях входа-выхода, устраняют помехи по линиям электропитания с помощью радиочастотных фильтров, экранируют входные цепи чувствительных схем, для элементов РЭС разрабатывают кожухи-экраны.
В качестве метода конструирования выбираем базовый (модульный) метод конструирования. При данном разбиении схемы обеспечивается минимальное количество соединительных проводников, т.е. минимум электрических связей между узлами, высокая ремонтопригодность.
5. ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОЗАЩИТЫ, ГЕРМЕТИЗАЦИЯ, ВИБРОЗАЩИТЫ И ЭКРАНИРОВАНИЯ
5.1 Выбор способов герметизации
Выбор способа герметизация обусловливается совокупностью требований к конструкции: условиями реализации нормального теплового режима, ремонтопригодностью, элементоемкостью реализуемой схемы, плотностью компоновки, рядом эксплуатационных требований и надежностью.
Различные способы герметизации отличаются как методом исполнения, так и сложностью и стоимостью. Герметизация может быть выполнена с неразъемными и разъемными швами: первую используют для защиты малогабаритных узлов и устройств, вторую - для сравнительно больших блоков, требующих профилактической проверки и нуждающихся в смене ее отдельных элементов. Неразъемные герметические конструкции делают со швами, выполняемые пайкой, сваркой, клепкой, заливкой, склеиванием или замазкой специальными компаундами (герметиками).
Наиболее универсален способ герметизации паяным соединением фрезерованного (литого) корпуса и крышки с укладкой проволоки в паз по ее периметру; штампованного корпуса и крышки; комбинированного фрезерованного или литого корпуса и штампованной крышки. Диаметр проволоки берется на 0,1...0,2 мм меньше ширины паза. Пайка осуществляется низкотемпературным припоем.
Типы швов паяных соединений и их параметры установлены ГОСТ 19249-73.
Сварные швы допускают большие механические нагрузки и в ряде случаев более технологичны, чем паяные. При использовании контактного, роликового и рельефного способов электросварки следует применять стальные листы толщиной 0,25...0,5 мм, для дуговой сварки толщина свариваемых стальных листов должна быть не менее 1 мм. Для холодной сварки используют только алюминий толщиной не менее 0,8 мм. Особенность герметичных стальных швов - способность выдерживать большие перепады температур (от минус 60 до плюс 200°С).
5.2 Выбор способов и средств теплозащиты
Проблема тепловых режимов радиоэлектронных устройств привлекает все большее внимание специалистов, занимающихся проектированием как отдельных радиодеталей, так и аппаратов. Данный интерес объясняется тем, что примерно 90-95% всех форм энергии во многих блоках РЭА в конечном итоге превращается в тепловую энергию, в результате чего повышается температура внутри блоков и понижается их надежность.
В зависимости от характера и назначения радиоэлектронной аппаратуры применяются следующие методы отвода тепла от индивидуальных изделий электронной техники или группы изделий:
- естественное охлаждение (воздушное, жидкостное);
- принудительное воздушное охлаждение;
- принудительное жидкостное (без кипения или с поверхностнымкипением);
- охлаждение, основанное на изменение агрегатного состояниявещества;
- термоэлектрическое охлаждение.
Эффективность того или иного метода охлаждения определяется интенсивностью протекающих процессов теплоотдачи. Интенсивность теплообмена определяется следующими факторами: интенсивностью (плотностью) теплового потока условиями теплообмена с окружающей средой, условиями эксплуатации (возможностью демонтажа или замены элементов), нормами эксплуатации, специальными условиями работы, затратами электроэнергии на привод нагнетателей и другими.
В настоящее время в РЭА применяют различные конструкции теплоотводов: пластинчатые, оребренные, штыревые, петельно-проволочные и др., каждая из которых для определенных условий эксплуатации является оптимальной.
В данном лабораторном блоке питания тепловая защита выполнена на термовыключателях SF1 и SF2. Выключатель SF1 срабатывает, если температура теплоотвода достигла 50 °С, и включает электродвигатель вентилятора М1. Если же температура теплоотвода продолжает увеличиваться, при 60 °С сработает выключатель SF2, что приведет к включению защиты. Электродвигатель вентилятора М1 можно принудительно включить выключателем SA2.
5.3 Выбор способов и средств виброзащиты
Различают следующие виды механических воздействий: вибрации, удары, ускорения замедления, толчки и акустический шум.
Вибрацией называется знакопеременное воздействие механической силы, характеризуемое амплитудой (ускорением), частотой и фазой. Удары характеризуются кратковременным (мгновенным) воздействием механической силы на аппарат и отличаются длительностью и амплитудой.
Механические воздействия в той или иной степени передаются на все элементы конструкции и могут привести к перелому или остаточной деформации гибких и пластинчатых материалов.
Известно, что в приборах, не защищенных от вибрации и ударов, узлы, чувствительные к динамическим перегрузкам, выходят из строя. Делать узлы настолько прочными, чтобы они выдерживали максимальные (действующие) динамические перегрузки, нецелесообразно, так как увеличение прочности, в конечном счете, приводит к увеличению массы, а вследствие этого и к неизбежному возрастанию динамических перегрузок. Поэтому считают более целесообразным использовать другие средства для снижения воздействия перегрузок.
Защитные системы от наиболее распространенных видов механических помех, к которым относят вибрации и удары, могут быть пассивными и активными. Пассивные виброзащитные системы, по сравнению с активными, более просты в исполнении и не требуют для выполнения своих функций затрат дополнительной энергии.
Существуют три пассивных способа виброзащиты аппаратуры: увеличение жесткости конструкции; демпфирование и использование виброизоляторов.
Во время доставки прибора к потребителю могут возникнуть ситуации, при которых прибор может испытывать вибрацию и ударные нагрузки. В общем случае частота вибрации, в зависимости от характера объекта, может лежать в диапазоне от единиц до тысяч герц.
Расчет собственной частоты колебания плат позволяет подобрать основные параметры конструкции, исключающие возможность появления резонанса. При расчете динамической характеристики платы ее представляют в виде тонкой пластины, так как отношение толщины платы к наименьшему из двух других ее размеров меньше, чем 1:10.
В результате механических воздействий печатная плата подвержена усталостному разрушению, в особенности при возникновении механического резонанса. Чаще всего усталостные отказы проявляются в виде обрыва проводников, разрушения паяных соединений, нарушения контактов в разъемах. Подобные разрушения можно предотвратить, если обеспечить разные частоты собственных колебаний платы и рамки.
Известно несколько способов защиты аппаратуры от вибраций. К ним относятся:
- изменение соотношения между собственными частотамиконструкций и частотами конструкций и частотами возмущающей силы;
- экранирование упругих волн источника;
- уравновешивание возмущающих нагрузок механизмов;
- изоляция вибраций и применение динамических гасителей.Применение того или иного способа уменьшения вибраций зависит от конкретных условий эксплуатации радиоаппаратуры.
5.4 Выбор способов и средств экранирования
Вблизи излучения, на расстояние менее длины волны, электромагнитное поле имеет одну преобладающую составляющую - магнитную или электрическую. Если принять во внимание, что расстояние внутри радиоэлектронной аппаратуры между элементами, которые могут быть связаны электромагнитным полем, исчисляются долями и единицами сантиметра, то для частоты ниже СВЧ диапазона задача экранирования внутренних источников сводится к экранированию по магнитной или электрической составляющей.
При прохождении мощных сигналов по цепям связи последние становятся источником электромагнитных полей которые, пересекая другие цепи связи, могут наводить в них дополнительные помехи. Источниками электромагнитных помех могут быть также мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Для того, чтобы локализовать, где это возможно, действие источника полей или сам приемник помех, использует экраны. По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое, электростатическое экранирование.
Электростатическое экранирование - это вид экранирования, заключающийся в шунтировании большей части паразитной емкости емкостью на корпус.
Магнитостатическое экранирование используется для защиты чувствительных цепей, элементов и устройств от постоянного и медленного изменяющегося переменного магнитного поля. В этом случае источник или приемник наводки заключают в сплошной экран, изготовленный из ферромагнитных материалов. Если в такой экран заключен источник наводки, то магнитные силовые линии замыкаются в нем и далее не распространяются. Если в экран заключен источник наводки, то силовые линии магнитного поля не проникают в полость экрана.
Электромагнитное экранирование. Переменное высокочастотное электромагнитное поле при прохождении через металлический лист либо перпендикулярно, либо под некоторым углом к его плоскости, наводит в этом листе вихревые токи, поле которых ослабляет действие внешнего поля. Металлический лист в данном случае является электромагнитным экраном. Примером электромагнитного экрана служит обшивка стоек вычислительных машин, корпусов РЭА и т.д.
Внутриблочное экранирование и электромагнитная совместимость элементов и узлов сводится к решению ряда конструктивных задач, основными из которых являются:
- анализ и учет паразитных емкостных связей, между пленочными элементами и проводниками объединительного и выводного монтажа в ячейках цифровых и цифро-аналоговых блоков РЭА;
- покаскадное экранирование и последовательное расположение каскадов блоках приемно-усилительной аппаратуры;
- экранирование ЭРЭ сильными полями излучения и критичных к внешним электромагнитным наводкам.
Для расчета экрана РЭА применяются общие методы, однако конструкции экранов должны рассчитываться исходя из специфики исполнения - минимизация масс и габаритных размеров при выполнении заданных характеристик экранирования - корпус микроблока является внешним экраном, поэтому расчет корпуса на механическую прочность и герметичность должен сочетаться с расчетом характеристики экранирования, в основном, с учетом электродинамических и резонансных параметром; в связи с максимально плотной компоновкой в блоках РЭА как по уровням, так и по высоте пакета ячеек, достаточно трудно выдержать требуемое по методикам расчета высоты экранов, что приводит к компромиссу между эффективностью экранирования и нежелательной реакции на ЭРЭ; конструкции экранов должны сочетаться с конструктивным обеспечением нормального теплового режима блока РЭА.
6. Расчет конструктивных параметров изделия
6.1 Компоновочный расчет
Исходными данными для расчета являются: перечень, схема электрическая принципиальная, необходимые типоразмеры и установочные размеры ЭРЭ.
Таблица 6.1 Исходные и расчетные данные для компоновочного расчета:
Наименование элемента |
Количество |
Установочная площадь, мм2 |
Установочный объём, мм3 |
Суммарная площадь, мм2 |
Суммарный объём, мм3 |
|
Предохранители |
2 |
104 |
424,528 |
208 |
849,056 |
|
Трансформатор |
1 |
13375 |
2006250 |
13375 |
2006250 |
|
Диодный мост |
1 |
69,75 |
355, 725 |
69,75 |
355, 725 |
|
Конденсаторы C1, С2, C4, С5, C13 |
5 |
5,12 |
8,2 |
20,48 |
32,8 |
|
Конденсаторы C6 - C9 |
4 |
2280 |
77872 |
9120 |
311488 |
|
Конденсаторы C3, C10 - C12, C14 |
5 |
58 |
182,12 |
290 |
910,6 |
|
Микросхемы |
3 |
146,25 |
105 |
438,75 |
315 |
|
Резисторы R1 - R8, R10, R11, R15 - R18 |
14 |
50 |
30 |
700 |
420 |
|
Резисторы R9, R12 - R14 |
4 |
264 |
2279,64 |
1056 |
9118,56 |
|
Диоды VD2, VD8, VD9 |
3 |
22,5 |
53,128 |
100,8 |
159,384 |
|
Диоды VD3 -VD7,VD10,VD11 |
7 |
10,26 |
24,9011 |
71,82 |
174,3077 |
|
Реле К1, К2 |
2 |
479,4 |
3537,4926 |
958,8 |
7074,9852 |
|
Светодиод |
1 |
15 |
35,325 |
15 |
35,325 |
|
Транзисторы |
4 |
509,6 |
2069,888 |
2038,4 |
8279,552 |
|
Оптопара |
1 |
62,8 |
314 |
62,8 |
314 |
|
Громкоговоритель |
1 |
|||||
Выключатели SA1 - SA3 |
3 |
110,74 |
564,774 |
332,22 |
1694,322 |
|
Кнопка |
1 |
125,44 |
639,744 |
125,44 |
639,744 |
|
Сумма |
28983,26 |
333832,22 |
Определяется приблизительная площадь печатной платы с учетом способа монтажа (односторонний, двусторонний):
, (6.1)
где kзПл - коэффициент заполнения платы печатной (0,3-0,8),
m - количество сторон монтажа (1, 2).
= 14584,48/0,5·1 = 29168,96 ( мм2).
Исходя из рассчитанной площади платы, определяют ее приблизительные габаритные размеры. Выбираем размер печатной платы 300х100 согласно с ГОСТ 10317-79.
Оценивается приблизительный объем всего устройства:
, (6.2)
где КЗУ - коэффициент заполнения устройства по объему (0,2-0,6).
= 333832,22 /0,5 = 667664,44 (мм3).
По вычисленному объему всего устройства определяются его приблизительные габаритные размеры 180х110х35.
6.2 Расчет теплового режима
Расчет теплового режима РЭС заключается в определении по исходным данным температуры нагретой зоны и температур поверхностей теплонагруженных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.
Определяем среднюю температуру воздуха в блоке.
Исходными данными для проведения последующего расчета являются:
Kз- коэффициент заполнения по объему……….. 0,5;
суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт ….....10;
давление окружающей среды, кПа……………….…..84;
давление внутри корпуса, кПа ……………….…….64;
габаритные размеры корпуса, м……………….0,1800,1100,035;
температура окружающей среды, С …………….….+40.
Средний перегрев нагретой зоны неперфорированного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике:
Рассчитывается поверхность корпуса блока:
, (6.3)
где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса, м;
L3 - вертикальный размер, м.
Для разрабатываемой конструкции блока L1 = 0,180м, L2 = 0,110м, L3 = 0,035м. Подставив данные в (6.3), получим:
Sк =2[0,180·0,110 + (0,180+0,110)·0,035] = 0,0599 м2.
Определяется условная поверхность нагретой зоны:
, (6.4)
где kЗУ - коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае
kЗУ = 0,5. Подставляя значение kЗУ в (6.4), получим:
S3 = 2 · [0,180 · 0,110 + (0,180+0,110)·0,035·0,5] = 0,04975 м2.
Определяется удельная мощность корпуса блока:
, (6.5)
где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока Р=20Вт. Тогда:
qk = 10/0,0599 = 167Вт/м2.
4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:
.
q3 = 10/0,04975 = 201 Вт/м2.
Находится коэффициент 1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока:
(6.7)
1 = 0,1472·167 - 0,2962·10-3·1672 + 0,3127·10-6·1673 = 17,77.
5. Находится коэффициент 2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:
2 = 0,1390·201 - 0,1223·10-3·2012 + 0,0698·10-6·2013 = 23,56.
6. Определяется коэффициент КН1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:
, (6.9)
где Н1 - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н1=84кПа. Подставив значение Н1 в (6.9), получим:
.
7. Определяется коэффициент КН2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:
, (6.10)
где Н2 - давление внутри корпуса в Па.
Для неперфорированного корпуса Н2=64кПа. Тогда:
.
9. Рассчитывается перегрев корпуса блока:
(6.11)
к = 17,77·1,03 = 18,3
Определяется перегрев нагретой зоны:
(6.12)
3 = 18,3 + (23,56 -17,7) ·1,09 = 24,7.
Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
(6.13)
.
Определяется удельная мощность элемента:
qэл = Pэл/Sэл = 0,8/33,6 = 0,024, (6.14)
где Pэл - мощность, рассеиваемая элементом, температуру которого требуется определить, Вт; Sэл - плошадь поверхности элемента, омываемая воздухом, м2.
Рассчитывается перегрев поверхности элемента:
(6.15)
эл = 24,7·(0,75 + 0,25·0,8/33,6) = 18,67.
Рассчитывается перегрев среды, окружающей элемент:
(6.16)
эс = 21,5·(0,75 + 0,25·0,8/33,6) = 16,25.
Определяется температура корпуса блока:
(6.17)
Tк =18,3 + 40 = 58,3.
Определяется температура нагретой зоны:
, (6.18)
Tз =24,7 + 40 = 64,7.
Находится температура поверхности элемента:
, (6.19)
Tэл =18,67+ 40 = 58,67.
Находится средняя температура воздуха в блоке:
,(6.20)
Tв =21,5+ 40 = 61,5.
Находится температура среды, окружающей элемент:
, (6.21)
Tэс =16,25 + 40 = 56,25.
Из анализа полученных результатов заключаем, что при заданных условиях эксплуатации разрабатываемого прибора обеспечивается нормальный тепловой режим применяемых в нем радиоэлементов в процессе эксплуатации, т.е. рабочие температуры не превышают предельно допустимых величин.
6.3 Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы
В данном разделе проводится расчет параметров печатного монтажа платы. Печатная плата изготавливается комбинированным позитивным методом, имеет 3-й класс точности и группу жесткости 2. Исходными данными являются: толщина фольги 18 мкм, допустимая плотность тока 75А/мм2, максимальный ток через проводник 580 мА, максимальная длина проводника 0,4 м, допустимое падение напряжения на проводнике 0,2 В, максимальный диаметр выводов микросхем 0,8 мм, размеры платы 300х100 мм, толщина платы 1,5 мм.
1.Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:
,
где Imax - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках;
jдоп - допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления. В нашем случае jдоп = 75 А/мм2;
t - толщина проводника, мм.
мм.
2.Определим минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:
,
где - удельное объемное сопротивление.
Для нашего случая = 0,0175 Оммм2/м;
UДОП - допустимое падение напряжения.
мм.
3.Определим номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:
, (6.24)
где dЭ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ; dн.о - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия. dн.о = 0 мм; r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0,1...0,4 мм. Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий: 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм и т.д.
Номинальное значение диаметров монтажных отверстий трансформаторов ПП:
...Подобные документы
Приборы радиолучевого типа. Выбор и обоснование элементной базы. Схемотехническая отработка конструкции охранного устройства. Обоснование компоновки блока и его частей. Расчет теплового режима, вибропрочности и надежности. Разработка конструкции блока.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.03.2013Назначение и условия эксплуатации импульсного блока питания. Разработка конструкции печатной платы и печатного узла. Разработка техпроцесса на сборку монтажа. Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов. Анализ технологичности конструкции.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.04.2010Структура и назначение арифметическо-логического устройства, порядок его проектирования. Выбор элементной базы, конструкции данного блока и основные требования к нему. Расчет частоты собственных колебаний блока АЛУ, оценка уровня его унификации.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 01.09.2008Разработка технического задания. Описание схемы электрической принципиальной. Разработка конструкции прибора. Обоснование выбора элементной базы и материалов конструкции. Расчет конструкции печатной платы. Расчет надежности, вибропрочности платы.
дипломная работа [759,9 K], добавлен 09.03.2006Сравнительная характеристика лабораторных блоков питания. Описание принципа работы электрической схемы устройства. Описание конструкции лабораторного стенда, его основные функциональные узлы. Расчет трансформатора, выпрямителя, надежности устройства.
дипломная работа [559,2 K], добавлен 18.10.2015Анализ исходных данных и основные технические требования к разрабатываемой конструкции, климатические и дестабилизирующие факторы. Выбор элементной базы унифицированных узлов установочных изделий и материалов. Расчет собственной частоты печатной платы.
курсовая работа [669,3 K], добавлен 25.12.2010Описание структурной схемы генератора. Описание работы схемы электрической принципиальной блока. Выбор и обоснование элементной базы. Разработка конструкции печатной платы. Разработка конструкции датчика сетки частот. Описание конструкции генератора.
дипломная работа [287,2 K], добавлен 31.01.2012Техническое обоснование структурной схемы и разработка универсального источника бесперебойного питания с цифровым управлением. Электрический расчет силовых элементов и структурной схемы Line-interractive устройства. Расчет себестоимости блока питания.
дипломная работа [883,1 K], добавлен 09.07.2013Расчёт надёжности проектируемого блока. Состав часов-таймеров (ЧТ) и принцип работы. Расчёт теплового режима блока в герметичном корпусе. Технические параметры ЧТ и условия их эксплуатации. Требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению.
лабораторная работа [41,9 K], добавлен 21.06.2010Создание конструкторско-технологической документации на изготовление радиомикрофона. Схемотехническая отработка и расчет показателей качества конструкции. Обоснование компоновочной схемы радиомикрофона. Определение геометрических размеров печатной платы.
курсовая работа [879,2 K], добавлен 13.02.2016Анализ основных технических требований. Выбор и обоснование элементной базы, материалов конструкции, компоновочной схемы, метода и принципа конструирования. Разработка модуля управления климатом на базе микроконтроллера. Стандартная структура сети.
отчет по практике [1,1 M], добавлен 28.04.2015Выбор и расчет элементов электрической схемы блока питания управляющего устройства. Расчет мощности, рассеиваемой регулирующими транзисторами. Выбор схем интегральных стабилизаторов напряжения; оптимизация конструкции охладителей силовых транзисторов.
курсовая работа [74,5 K], добавлен 21.11.2013Конструкция современной ЭВМ. Требования по условиям эксплуатации. Интегральные микросхемы, используемые в печатной плате. Разработка конструкции блока. Задачи компоновки и покрытия. Критерии оптимального размещения модулей. Расчет теплового режима.
курсовая работа [609,6 K], добавлен 16.08.2012Проект блока электронной регулировки тока сварочного трансформатора. Выбор элементной базы, компоновка конструкции электронного устройства; тепловой расчет; определение надежности печатного узла и устойчивости к механическим и климатическим воздействиям.
курсовая работа [710,4 K], добавлен 21.08.2012Описание принципа работы блока по схемам блока и модуля на печатной плате, выбор и обоснование схемы. Условия эксплуатации, хранения и транспортировки. Разработка и анализ вариантов конструкции. Выбор способов электрических и механических соединений.
дипломная работа [908,1 K], добавлен 25.04.2015Выбор параметров стимулирующего тока. Требования к конструкции стимулятора. Разработка структурной схемы противоболевого электронейростимулятора. Расчёт времязадающих цепей. Проектирование выходного каскада. Схема измерений тока. Расчёт блока питания.
курсовая работа [314,5 K], добавлен 05.01.2014Обоснование необходимости разработки аналога блока контроля кренов. Принцип работы блока контроля кренов БКК-18 на самолете ТУ-154М. Анализ отказов и неисправностей. Обоснование выбора типа микроконтроллера в качестве элементной базы для разработки.
курсовая работа [337,7 K], добавлен 11.01.2014Описание электрической принципиальной схемы и разработка технических конструкторских документов на стабилизатор напряжения 12В блока питания стереофонического усилителя. Расчет чертежа печатной платы и построение трехмерной модели электронного прибора.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.05.2013Выбор конструкции, материалов и покрытий. Расчет теплового режима. Расчет платы на ударопрочность и вибропрочность. Определение допустимой длины проводников печатной платы. Анализ технологичности оригинальных деталей. Технология общей сборки блока.
дипломная работа [429,6 K], добавлен 25.05.2012Назначение блока узкополосного передатчика. Требования к печатному узлу. Базовые требования по целостности сигнала. Разработка конструкции блока. Расчет искажений сигнала. Способы согласования линии связи. Помехи в короткой и длинной линии связи.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 14.07.2016