Необходимость разработки нового стабилизатора тока вызвано потребностью обеспечения питания с меньшим отклонением (существует 1200А-5%, требуется 1200А-0,5%) более точного питания, это возможно осуществить несколькими путями:

- использованием более точной элементной базы, что в свою очередь повлечёт значительное повышение стоимости стабилизатора тока;

- разделение мощности стабилизатора тока на отдельные блоки и регулировка каждого блока в отдельности.

Имеются зарубежные аналоги разрабатываемого стабилизатора тока, однако они дорогие, поэтому требуется отечественный более дешёвый стабилизатор тока с выше перечисленными требованиями.

В настоящее время широко развиваются рыночные отношения, поэтому существует потребность изготовления конкурентно способной аппаратуры.

Электрические требования

Можно выделить следующие электрические требования:

- Максимальная выходная мощность 500 Вт

- Максимальное задаваемое значение мощности 800 Вт

Среднее значение тока на нагрузке стабилизируется временем открытого состояния тиристоров. При уменьшении эквивалентного сопротивления нагрузки, для поддержания среднего тока на заданном уровне, угол проводимости тиристоров уменьшается, что приводит к увеличению действующего значения тока, а значит и к увеличению нагрева как самого электролита, так и силовых элементов регулятора. Ставится задача стабилизации среднего значения тока без изменения его формы. В качестве регулятора для такого стабилизатора может выступать непосредственный преобразователь напряжения понижающего типа, работающий на повышенной частоте много большей частоты сети. Обоснование этому служат расчетные формулы:

(1)

(2)

где T - период синусоиды, г - относительная длительность паузы на полупериоде напряжения сети, I_max - амплитуда тока, I_ср - среднее значение за полпериода, I_д - действующее значение, k_ф - коэффициент формы.

В качестве такого регулятора может выступать непосредственный преобразователь напряжения понижающего типа работающий на повышенной частоте много большей частоты сети. В схеме представлено два непосредственных преобразователя понижающего типа включенных параллельно, со сдвигом в 180 градусов, и работающих с одного входа на один выход.

.Выбор структуры системы управления

Для управления ключами в данном проекте используется принцип широтно-импульсной модуляции. На сегодняшний день производители выпускают широкий ряд интегральных микросхем, реализующих этот принцип управления. Использование этих микросхем значительно упрощает систему управления, позволяет минимизировать потребляемую мощность и число вспомогательных источников питания системы управления, реализовать защиту по току силовых ключей и т.д. В конечном счете, использование интегральных микросхем позволяет снизить стоимость и повысить качество работы источника питания.

При реализации сложных алгоритмов управления с применением аналоговых интегральных микросхем принципиальная схема модуля управления значительно усложняется и требует увеличения числа элементов, что приводит к уменьшению надежности устройства в целом. Уход параметров дискретных элементов таких как: сопротивление резисторов, емкость конденсаторов - приводит к деградации параметров стабилизатора. Изменяется петлевой коэффициент усиления обратной связи стабилизатора, а соответственно коэффициент стабилизации возмущающих воздействий, изменение коэффициентов усиления цепи защиты приводит к непраильному срабатыванию аппаратной защиты и т.д. Так же к недостаткам аналоговых схем управления нужно отнести повышенную чувствительность к кондуктивным и электромагнитным помехам возникающим в результате коммутации силовых элементов преобразователя..

Дальнейшее увеличение сложности алгоритмов работы преобразователя привело к появлению комбинированных систем управления, содержащую аналоговый и цифровой контроллер (или комбинированных аналого-цифровых схем управления. В которых как и прежде функцию стабилизации выходного параметра тока, напряжения или мощности осуществляет аналоговая часть, а цифровой микроконтроллер осуществляет функцию задатчика через ЦАП для аналоговой части и осуществляет весь алгоритм работы: старт преобразователя, выход на режим, работа, отключение и т.д.. Кроме управления преобразователем микроконтроллер может осуществлять другие функции, например цифровую индикацию, настройку преобразователя с помощью кнопок, связь с другими устройствами и др. Это значительно повышает функциональность и удобство использования преобразователя. Но использование аналогового и цифрового контроллеров вместе ведет к повышению стоимости системы управления. По-прежнему сохраняется зависимость от качества дискретных компонентов. Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый требуются дополнительные согласующие устройства. Такой структуре присуще практически все недостатки аналоговой системы управления.

Производители интегральных микросхем продолжают создавать новую продукцию, отвечающую современным потребностям разработчиков. На сегодняшний день в системах управления источников электропитания нашли широкое применение цифровые сигнальные микроконтроллеры, DSP микроконтроллеры. Основным отличаем DSP микроконтроллеров от обычных является наличие MAK функций позволяющих реализовать алгоритмы цифровой обработки данных с АЦП и реализовать цифровые фильтры. Сегодня можно приобрести цифровые DSP контроллеры, предназначенные специально для управления преобразователями. Они отличаются от обычных микроконтроллеров тем, что имеют в своем составе быстродействующие модули АЦП и модуль ШИМ, содержащий все необходимые элементы для реализации управления (корректирующее звено, защита по току, формирователь импульсов и т.д.). Использование таких микроконтроллеров уменьшает количество дискретных аналоговых компонентов, время разработки и ее стоимость, повышают удобство настройки прибора. Поэтому в данном проекте будет использован один из таких специализированных микроконтроллеров - 56F8013 фирмы Freescale Semiconductor .

Выбор выходных диодов

Начальными параметрами для выбора силового диода являются максимальное обратное напряжение и максимальный средний ток через диод. Наибольший средний ток на диодах будет при максимальном выходном токе стабилизации т.е. при 70А на выходе преобразователя при коротком замыкание в нагрузке. Преобразователе имеет два одинаковых канала которые делят средний ток по полам, поэтому максимальный средний ток в диодах будет равен:

(3)

очистка

Максимальное обратное напряжение на диоде будет во время открытого ключа VT1 (рис) и составляем максимально возможное входное напряжение.

Выберем диоды 80CPQ150 фирмы International Rectifier. В одном корпусе содержаться два диода Шотки. Параметры диода:

I_F(AV)=80 А - среднее значение прямого тока в диоде при температуре t=90°C;

V_R=150 В - максимальное обратное напряжение;

V_FM=1.09 В - максимальное прямое напряжение при t=25°C (из графика в документации).

Определим максимальные статические потери в диоде:

(4)

Общие потери в выходных диодах:

(5)

Расчет и выбор силовых транзисторов

Появление в 70-х годах прошлого века высоковольтных полевых транзисторов с вертикальной структурой произвело переворот в схемотехнике и характеристиках источников вторичного электропитания (ИВЭП). Высокие скорости переключения, отсутствие насыщения, простота управления затворами, устойчивость к перегрузкам по току и dV/dt позволили проектировать ИВЭП с частотами преобразования до сотен килогерц и удельными мощностями свыше 1000 Вт/дм³. В то же время по статическим потерям MOSFET значительно проигрывали биполярным транзисторам и тиристорам, что ограничивало их применение в мощных преобразователях. Поэтому основные усилия фирм-производителей были направлены на уменьшение величины сопротивления в открытом состоянии и увеличение максимального напряжения «сток -- исток».

В 1998 году компания Infineon Technologies представила новый тип MOSFET-транзисторов под торговой маркой CoolMOS с напряжением «сток -- исток» в закрытом состоянии 600 и 800 В, в которых удалось снизить сопротивление в открытом состоянии более чем в 5 раз по сравнению с обычными полевыми транзисторами с вертикальной структурой. Помимо сверхнизких статических потерь транзисторы CoolMOS обеспечивают более высокую, чем у MOSFET, скорость переключения благодаря меньшей площади кристалла и, как следствие, более низкие потери переключения.

Общим недостатком полевых транзисторов с вертикальной структурой является наличие паразитного антипараллельного диода с неудовлетворительными характеристиками обратного восстановления, что очень усложняет их использование в преобразователях с рекуперацией реактивной энергии. Это заставляет производителей разрабатывать технологии, позволяющие улучшить характеристики встроенного диода. Примером может служить семейство транзисторов HiPerFET компании IXYS.

Второй подход к решению данной проблемы заключается в блокировке паразитного диода последовательным с транзистором диодом Шоттки и подключении встречно-параллельно диода ULTRAFAST или SiC (рисунок 3.3). Приборы, реализующие этот принцип, выпустила компания Advanced Power Technology. Однако наличие последовательного диода резко увеличивает статические потери по сравнению с одиночным MOSFET .

Для выбора силового транзистора требуются следующие параметры:

- амплитуда входного напряжения ;

- действующий выходной ток .

С учетом этих параметров выбираем транзистор IRFPS3815 фирмы International Rectifier[10]. С параметрами:

- максимальное напряжение ключа V_DSS=150 В;

- действующий ток через транзистор I_d=105 А;

- сопротивление открытого транзистора R_DS=0.015 Ом.

Корпус транзистора в ТО-247.

Определим статические и динамические потери в транзисторе при сопротивлении затвора R_{затвора}= 1 Ом, напряжении питания U_упр= 10 В. Сопротивление открытого транзистора взято из технической документации и равно R_откр=0.015 Ом

(6)

Для расчета динамических потерь зададимся следующими параметрами:

- время нарастания фронта t_{нарастания}= 130 нс;

- время спада фронта t_спада=60 нс.

(7)

.Расчет цепи питания

Для обеспечения питания выходного каскада драйвера было принято решение сделать трансформаторную развязку. Первичная обмотка трансформатора запитывается от одной из вторичных обмоток трансформатора вторичного источника питания. Для этого произведем расчет трансформатора. Определим начальные условия:

- магнитная индукция B_ипсн=0.1 Тл;

- частота преобразования F_ипсн=100 кГц;

- площадь сердечника S_ипсн=15 мм²;

- входное напряжение переменное U_вх=12 В;

- выходное напряжение U_вых=15 В.

Определим количество витков первичной обмотки:

(8)

Определим коэффициент трансформации:

(9)

Произведем пересчет ко вторичной обмотки, получим:

(10)

В качестве сердечника используем сердечник марки EFD15 фирмы Epcos. Провод выбираем ПЭВ-2-0.15 ГОСТ 7262-78.

1.2 Практическая часть

1.2.1 Выбор программы для исследования стабилизатора тока

В системе МС8 используется стандартный многооконный графический интерфейс с ниспадающими и разворачивающимися меню. При запуске МС8 появляется основное рабочее окно программы, изображенное на рис. 1. На этом же рисунке отмечены некоторые элементы интерфейса.

Строка заголовка содержит имя окна. Если открыто окно схем, то указывается каталог и имя файла схемы из данного каталога. Если же открыто окно анализа характеристик схемы (Analysis) - указывается вид анализа.

Меню команд имеет стандартный для Windows-приложений вид и содержит следующие разделы: File, Edit, Component, Windows, Options, Analysis, Design, Model и Help.

На строке инструментов (панели инструментов) размещены пиктограммы часто используемых команд. Причем пиктограммы команд, переключающих режимы редактирования, остаются в положении “включено” до введения следующей команды, а название команды дублируется в строке названия текущей команды. Пиктограммы команд немедленного действия остаются нажатыми непродолжительное время и затем восстанавливают свое первоначальное положение. На рис. 1 включен режим Select mode (пиктограмма ) - выбор объектов.

Рабочее окно МС8 снабжено также линейками горизонтальной и вертикальной прокрутки, позволяющими панорамировать окно схем или текста по горизонтали или вертикали. При нажатии правой кнопки мыши в рабочем окне схем курсор приобретает форму руки, и его перемещение при нажатой кнопке позволяет перемещать (панорамировать) схему.

Рис.1 Программа Micro-Cap

В нижней части интерфейса расположены закладки переключения окон описания схемы. На рис.1 открыто основное (Main) графическое окно создаваемой схемы. Если электрическая схема располагается на нескольких страницах, то появляются закладки Page 1, Page 2, с помощью которых открываются соответствующие страницы схемы.

При нахождении курсора на строке названия страницы новая страница схемы создается по команде Add…Page всплывающей панели, открываемой щелчком правой кнопки мыши.

Нажатие на закладку Text выводит в рабочее окно содержание текстового окна, в котором размещаются описание математических моделей компонентов текущей схемы, директивы и другая текстовая информация. Закладка Models открывает текстовую страницу схемы, в которой находятся модельные директивы, помещаемые туда по команде меню EDIT>Refresh Models.

Для управления программой используются мышь и клавиатура. Управление с помощью мыши осуществляется обычным способом: выбор с помощью курсора нужной команды из меню команд (или соответствующей пиктограммы, если она имеется) и нажатие левой кнопки мыши (щелчок мыши). При использовании клавиатуры многие команды могут быть вызваны нажатием “горячих” клавиш или комбинаций клавиш . Например, если команда меню имеет подчеркнутый символ, то эта команда вызывается одновременным нажатием клавиш Alt+подчеркнутый символ. Команды ниспадающего меню могут быть вызваны просто нажатием подчеркнутого символа.

Выбор отдельного объекта (компонента схемы, его позиционного обозначения, значения параметра или электрической цепи) выполняется щелчком мыши в режиме Select mode. Выбор блока (совокупность отдельных объектов) - осуществляется заключением его в прямоугольную рамку с помощью курсора мыши (при нажатой левой кнопке). Выделенный объект изменяет цвет и его можно перетаскивать с помощью мыши и редактировать по командам меню Edit. Как уже отмечалось, программа MC8 позволяет создавать, редактировать и анализировать аналоговые, цифровые и смешенные электронные схемы. При создании новой схемы (команда меню File>New) открывается панель, предлагающая сделать выбор:

- создать схемный файл (Schematic - в виде схемы, SPICE/Text - в виде текстового файла описания схемы формата SPISE);

- библиотечный (Library) файл компонентов электронных схем (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, источники импульсных и синусоидальных сигналов и т.д.);

- файл *.MDL модели для программы Model (параметры математических моделей отдельных компонентов в формате MC8).

Поскольку данное пособие предназначено для студентов младших курсов радиоэлектронных специальностей, впервые приступающих к освоению одного из пакетов схемотехнического моделирования, в дальнейшем основное внимание будет уделяться графическому представлению схем в формате Schematic, что, кстати, придает программе MC8 определенную привлекательность. Способы графического ввода и редактирования схем рассмотрены в разделе 2.

В программе MC8 предусмотрены следующие режимы моделирования электронных схем (раздел меню Analysis):

Transient - анализ переходных процессов;

AC - анализ частотных характеристик;

DC - анализ передаточных функций по постоянному току;

Dynamic DC - расчет режима по постоянному току с отображением на схеме узловых потенциалов, токов ветвей и рассеиваемой мощности;

Dynamic AC - расчет режима по переменному току с отображением

на схеме комплексных величин тока, напряжения и мощности;

Sensitivity - расчет чувствительности схемы по постоянному току;

Transfer Function - расчет малосигнальных передаточных функций по постоянному току;

Distortion - расчет нелинейных искажений.

Для оперативного построения графиков результатов расчетов в разделе Analysis имеются команды Probe Transient, AC, DC. Результаты моделирования могут быть представлены в табличной форме или в виде графиков. Следует отметить большой набор измерительных инструментов, которые в виде строки пиктограмм представлены в окнах анализа. Использование инструментов позволяет быстро и точно измерить и вывести на экран значения амплитудных, временных и частотных параметров анализируемых графиков, определить максимальные и минимальные значения функций и многое другое. “Электронная лупа” дает возможность более детально исследовать отдельные участки графиков. В режимах Transient, AC и DC предусмотрена также возможность многовариантного анализа при вариации любого параметра компонента схемы или его модели, а 3D графика позволяет построить цветные графики функции двух переменных, одной из которых и является варьируемый параметр.

Программа MC8 позволяет не только построить временные графики сигнала в различных узлах схемы, но и рассчитать дискретный спектр периодического сигнала. Имеется большой набор моделей источников сигналов (включая генератор шума), которые могут быть полезны при исследовании разрабатываемой схемы.

По командам меню Design программа Micro-Cap 8 синтезирует аналоговые пассивные и активные фильтры. Задание на проектирование предусматривает выбор типа фильтра, ввод характерных частот и коэффициент усиления для активного фильтра. В результате синтеза программа определяет порядок фильтра, рассчитывает стандартные реализации отдельных звеньев фильтра. Синтезированный фильтр может быть использован в дальнейшем в виде самостоятельного модуля (макромодели) или в виде принципиальной схемы.

Программа MC8 дает возможность провести оптимизацию параметров компонентов схемы (параметрическая оптимизация) по заданному критерию, а также оценить степень влияния естественного разброса параметров компонентов на характеристики схемы по методу Монте-Карло

1.2.2 Проектирование и расчет стабилизатор тока последовательного типа

В результате расчета:

1) Выбрать типы используемых транзисторов;

2) Рассчитать параметры элементов схемы;

3) Начертить принципиальную электрическую схему стабилизатора тока.

Исходными данными являются:

1) Выходное напряжение U вых = 15 В;

2) Предельное отклонение ДU вых= ± 1 В;

3) Ток нагрузки Iн=0.3 А;

4) Допустимые относительные изменения входного напряжения

5) ДUвх/Uвых=±10%

6) Коэффициент стабилизации Кст = 60.

1.Выбираем тип регулирующего транзистора VТ1 и его режима:

Uвх min= Uвых+ Д Uвых+|U КЭmin|=15+1+3=19 B, где

| U КЭmin | - минимальное напряжение между коллектором и эмиттером

транзистора Т1, при котором его работа не заходит в область насыщения.

Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующего элемента, | U КЭmin |=1ч 3 В При расчете принимают | U КЭmin |=3 В

Uвхmin = 1,1 ? 19 = 20,9В

Uвх= 1,1 ? 20,9 = 22,9В

Находим |UКЭ1mах| и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе РКmах:

|UКЭ1mах | = Uвхmах -Uвыхmin = 22,9-14= 8,9 В

РКmах =|UКЭ1mах |?Iн = 8,9 ?0,3=2,67 Вт

Выбираем по справочнику [2] транзистор КТ8426, для которого

Рк mах = 3Вт, Iк mах = 5А, h21Э >15, |U КЭmin|= 200 В

2.Выбор типа согласующего транзистора VТ2 и его режима: Коллекторный ток транзистора VТ2:

Iк2 ? Iэ2=Iд1 +IR4 = Iк1/ h21Э + IR4 = Iн / h21Э + IR4 ,

где IR4 - дополнительный ток, протекающий через резистор R4 Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1-2 mА. Приняв IR4= 1,5 mА , получим: Iк2=0,3 ?103 /30+1,5 = 11,5mА .

3.Определяем максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности РК2 согласующего транзистора:

|UКЭ2mах |? |UКЭ1mах | = 8,9 В

РК = Iк2 ? |UКЭ2mах |= 11,5?10-3?8,9=102 mВт

Выбираем по справочнику транзистор типа КТ201В со следующими параметрами:

Iк max = 20 mА > 11,5 mА ;

|UКЭmах | = 10В >8,9В;

Рк =150mВт>102mВт ;

h21Э =30...90

4.Рассчитываем сопротивление резистора R4:

R4 = Uвых / IR4 =15 / 1,5 ? 10-3 = 10 кОм

5.Выбор усилительного транзистора VТ3 и его режима.

В качестве усилительного транзистора используют маломощные транзисторы. Обычно, из технологических соображений транзисторы VТ2, VТ3 выбирают одного типа. Выбираем КТ201B.

Задаемся напряжением |UКЭ3| = 8,9 В < | UКЭ3max| = 10В .

Определяем опорное напряжение:

Uоп = Uвых - | UКЭ3|= 15 - 8,9 = 6,1 В .

Для получения такого опорного напряжения используем стабилитрон (по справочнику) типа 1N1984, у которого Uст = 6,8 В, Iст = 5 mА.

6.Определим значение ограничивающего сопротивления R5:

R5 = Uвых - Uоп / Iст - Iэ3= 15 - 6,1 / (5 - 1) ? 10-3 = 2,2 кОМ

Iэ3 ? Iк3, а Iк3 выбирают в пределах 1...1,5 mА.

Из уравнения Кирхгофа UЭд1 + UЭд2 +UR3 - | UКЭ1| = 0.

С учетом того, что UЭд1 ,UЭд2 ? 0, получаем UR3 ? | UКЭ1|. Отсюда находим сопротивление R3:

R3 = UR3 / IR3 ? | UКЭ1| / Iк3 + Iд2 ? 8,9 / 1+ 0,38 = 6,4 кОм, где

Iк3 ? Iэ3 = 1 mA, а Iд2 = Iк2 / h21Э = 11,5 / 30 = 0,38 mA

7. Расчет делителей напряжения.

Из выражения (R8 + 0,5R7)-Iдел ? Uоп, где Iдел - ток, протекающий через делитель R6, R7,R8.

Получаем

R7 = Uоп - Iдел ?R8 / 0,5? Iдел .

Выбираем Iдел из условия: Iдел > (5 ч10) Iд3.

Примем

Iдел = 100 ? Iд3 = 100 ? Iк3 / h21Э =100?1/30= 3,3 mА.

Зададимся значением R8=1,5кОм, тогда

R7 = 6,1 - 3,3 ? 10-3 ? 1,5 ? 10-3 / 0,5 ? 3,3 ?10-3 = 1,15 / 1,65 = 0,7 кОм.

По выражению Iдел (R6 + 0.5R7) ? Uвых -Uоп находим:

R6 =Uвых -Uоп-0,5? Iдел ?R7 / Iдел =15- 6,1-0,5?3,3 ?10-3 ?0,7?10-3 / 3,3?10-3 =2,3 кОм

8.Выбираем конденсаторы:

-емкость конденсатора С1, включаемого для предотвращения возбуждения стабилизатора, подбирают экспериментально, С1?0,5... 1мкФ;

-емкость конденсатора С2, включение которого к незначительному уменьшению пульсаций выходного напряжения и замкнутому уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 1000...2000 мкФ, выбираем С1=0,5 мкФ, С2=1000 мкФ.

9.Определяем коэффициент стабилизации напряжения:

Кст = Кдел ? К3 ? Uвых/Uвх= 0,4 ? 320?15/20,9= 92 , где

Кдел = Uоп / Uвых = 6,1/15= 0,4

- коэффициент деления напряжения делителя R6, R7, R8;

К3 =(h21Э3 / h11Э3 ) ? R3 =(30/600) ?6,4?103 =320

Если значение Кст окажется недостаточным, то следует выбрать транзисторы VТ2 и VТЗ с большим коэффициентом усиления тока h21Э.

10. Начертим принципиальную электрическую схему стабилизатора тока (рис.2).

Рис.2Принципиальная схема стабилизатора тока

стабилизатор ток однофазный выпрямитель

1.2.3 Проектирование и расчет однофазного мостового выпрямителя

Выбираем диод для однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением Rн и постоянной составляющей выпрямленного напряжения Uн. Определить ток и напряжение вторичной обмотки трансформатора, и мощность трансформатора.

В результате расчета определить:

Определить параметры элементов схемы: VD1-VD4.

Выбрать входной трансформатор по расчетной мощности.

Получить временные диаграммы для входного и выходного напряжений (зависимость Uвх от времени t; и зависимость Uвых от времени t).

Исходные данные:

Uн = 10 В;

Rн = 100 Ом.

U1=180 В

Методика выполнения задания №2:

1.Определяем постоянную составляющую выпрямленного тока (ток нагрузки) Iн:

Iн= Uн / Rн= 10 / 100 = 0,1 А

2.Определяем действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U2, воспользовавшись таблицей 1, где указаны количественные соотношения напряжений, токов и мощностей для различных схем выпрямления:

U2 = 1.1?Uн = 1.11?10 = 11.1 В

Таблица3

Соотношения выбора выпрямителей

3.Определяем действующее значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора:

I2 = 1.11 ? Iн = 1.11 ? 0.1 = 0.111 A

4.Максимальное значение обратного напряжения на закрытом диоде (табл.3):

Uобрmax = 1.57 ?Uн =1.57 ?10 =15.7 В

5.Так как ток через диоды протекает полпериода, то среднее значение тока диода равно:

Iпр=Iн / 2=0.1/ 2 = 0,05 мА

Выбираем диоды по двум параметрам: Iпр и Uобр.mах, которые должны быть не менее расчетных значений. Выбираем по справочнику [1] диод КД409А, который имеет Iпрmах=50 mА, Uoбр.mах=24 В.

Определить зарубежный аналог выбранного диода по справочнику [1]. Для нашего примера зарубежный аналог диода КД409А - это диод BAT18.

Для выбора типового трансформатора определяем расчетную мощность трансформатора:

Рт= 1.23 ?Рн= 1.23?Uн?Iн = 1.23?10?0.1 = 1,23 Вт

РТ > 2Вт

1.2.4 Изготовление платы устройства

Платы с печатными проводниками и контактными площадками в любительской практике удобно использовать лишь тогда, когда устройство предварительно хорошо отработано. В процессе настройки приходится несколько раз демонтировать отдельные детали и устанавливать другие, а печатные контактные площадки под действием многократных тепловых и механических нагрузок, как правило, отслаиваются. Поэтому на этапе отладки схемы лучше применять монтажные платы, которые являются как бы макетом будущей печатной платы.

Пластину требуемых размеров из нефольгированного изоляционного материала (текстолит, гетинакс, фанера) обрабатывают с одной стороны мелкозернистой наждачной бумагой, обезжиривают и укрепляют необработанной стороной на деревянной дощечке толщиной 15-- 20 мм.

Сверху на пластину накладывают и в нескольких точках приклеивают лист бумаги с эскизом будущей печатной платы. В точках крепления выводов, изгиба проводников схемы, выводных контактных площадок сверлом 0,1--1,5 мм сверлят отверстия так, чтобы сверло, пройдя пластину насквозь, углубилось в дощечку на 10--12 мм. В полученные отверстия вставляют металлические штыри подходящего диаметра так, чтобы они выступали над поверхностью пластины на 5--10 мм. Можно использовать мелкие гвозди или отрезки жесткой проволоки.

Затем из луженого одножильного провода диаметром 0,3--0,5 мм изготовляют проводники платы. Для этого провод в соответствии с эскизом протягивают от штыря к штырю, обматывая каждый из них одним-двумя витками. Когда все соединения выполнены, эскиз, разрывая, удаляют пинцетом. Проводники должны быть плотно прижаты к поверхности.

После этого на участки проводников, расположенные между штырями, кисточкой осторожно наносят эпоксидный клей в таком количестве, чтобы проводники оказались приклеенными к поверхности платы. Необходимо следить за тем, чтобы клей не попал на штыри и витки провода, намотанные на них. После полного затвердевания клея штыри удаляют и готовую плату снимают с дощечки. Образовавшиеся на плате петли провода будут удобными контактными площадками для присоединения выводов радиоэлементов.

Закончив отладку схемы, отрабатывают рациональную компоновку элементов и уточняют эскиз.

Компоновка элементов на макетной плате. Работа по размещению элементов на плате значительно упрощается, если воспользоваться следующим приемом. На лист ватмана с размерами будущей платы наносят слой пластилина толщиной 2--4 мм. Этот лист в нескольких точках приклеивают к другому листу ватмана или миллиметровки.

В пластилин, слегка вдавливая выводы, устанавливают радиоэлементы и микросхемы. Необходимо при этом учитывать принципиальные особенности устройства (взаимовлияния цепей, температурные режимы элементов и т.д.), уменьшать длину соединительных проводников, не делать перемычек.

Выводы элементов предварительно изгибают соответствующим образом (формуют). Линии будущих печатных проводников прочерчивают на пластилине шилом. Перемещая элементы, находят наиболее рациональную компоновку.

Затем, поочередно снимая каждый элемент с макета, прокалывают шилом оба листа в точках будущих отверстий в плате. По нескольку проколов тонкой иглой делают вдоль будущих печатных проводников. После этого элемент устанавливают на прежнее место.

Отклеивают нижний лист, рисуют на нем соединения и обозначают места расположения элементов. Рисунок соединений переносят на фольгированную заготовку. После этого детали с макетной платы снимают. Макетная плата может быть использована несколько раз.

В качестве основы для макетирования можно применить пластину пенопласта толщиной 25--30 м. В этом случае выводы элементов формуют и вдавливают в пенопласт. Когда наиболее рациональный вариант размещения выбран, на пенопласте чертят две взаимно перпендикулярные базовые линии.

С помощью чертежного измерителя расстояния от базовых линий до контактных площадок измеряют и переносят на миллиметровую бумагу.

Отметки соединяют линиями, завершая тем самым подготовку рисунка печатной платы.

Лист миллиметровой бумаги можно сразу наложить на пластину и, устанавливая элементы, прокалывать и бумагу. После определения наилучшей компоновки рисуют на миллиметровке соединения и снимают поочередно элементы, помечая на бумаге их схемный номер.

Разметка печатной платы под некоторые микросхемы и малогабаритные элементы (миниатюрные трансформаторы, реле и др.) с торцевым расположением выводов довольно трудоемка.

Разметка упрощается, если на поверхность платы в предполагаемом месте установки нанести слой пластилина толщиной 0,5--1 мм. Слой должен быть гладким и ровным. Затем подготовляют элемент (микросхему): выводы укорачивают до одинаковой длины (10--12 мм) и подгибают так, чтобы они были перпендикулярны основанию корпуса.

Элемент (микросхему) опускают на предполагаемое место установки и вдавливают выводы в пластилин до упора в поверхность платы, затем осторожно вынимают и шилом или остро заточенным кернером намечают по оставшимся следам выводов центры будущих отверстий в плате. После разметки слой пластилина снимают и сверлят отверстия.

Этот способ удобен и при компоновке элементов на плате.

Сборка макета стабилизатора тока

После того как плата была готова, я приступил к сборке самого устройства. Сборка заняла достаточное количество времени, и немало непредвиденных ситуаций. Первым делом я разместил в пластмассовой корпус 3 индикатора с уже напаянными проводами соответствующих определенным цветом, далее на плату была припаяна микросхема к нему припаял остальные необходимые детали. После того как все детали были припаяны я проверил работоспособность моего устройства. Проверка дала положительные результаты. После того как я убедился в работоспособности своей разработки я начал скрепливать корпус шурупами и все еще раз было проверенно на работоспособность.