Анализ схемы электрической структурной

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»




Техническое задание

Настоящее техническое задание распространяется на разработку модуля электропитания КНФУ.436631.001 предназначенного для электропитания радиоэлектронной аппаратуры и использования в составе средств изделия.

Основание для разработки

Модуль электропитания КНФУ.436631.001 разрабатывают на основании задания по дипломному проектированию.

Технические требования:

Выходные напряжения стабилизаторов изделия в нормальных климатических условиях должны соответствовать значениям, указанным в графе 3 табл.1.

Таблица 1 - Характеристики изделия

Место измерения

Выходное напряжение и допускаемые отклонения в нормальных климатических условиях, В

Номинальный ток нагрузки и допускаемые отклонения, А

Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки на минус 50%, %, не более

Суммарная нестабильность выходного напряжения, %, не более

Точка 1

Точка 2









1

2

3

4

5

6

Х4:1

Х4:7

+12±0,09

0,25±0,01

±0,1

±1,65

Х4:2

Х4:8

-12±0,09

0,1±0,005

±0,05

±1,6

Х4:3

Х4:9

-12±0,09

0,1±0,005

±0,05

±1,6

Нестабильность выходных напряжений стабилизаторов изделия при изменении входных питающих напряжений на ±5% должна быть не более ±0,05%.

Суммарная нестабильность выходных напряжений стабилизаторов изделия не должна превышать значений, указанных в графе 6 табл.1.

При срабатывании защиты стабилизаторов изделия от перенапряжения на выходе выходные напряжения стабилизаторов изделия не должны превышать значений, указанных в графе 4 табл.2.

Таблица 2 – Характеристики защиты изделия

Место измерения

Напряжение срабатывания защиты от перенапряжений на выходе и допускаемы отклонения, В

Выходное напряжения при срабатывании защиты от перенапряжений, В, не более

Ток срабатывания защиты от КЗ и допускаемые отклонения, А

Точка 1

Точка 2







1

2

3

4

5

Х4:1

Х4:7

+12,9±0,2

0,50

0,5±0,1

Х4:2

Х4:8

-12,9±0,2

0,50

0,2±0,05

Х4:3

Х4:9

-12,9±0,2

0,50

0,2±0,05

Токи срабатывания защиты стабилизаторов изделия от короткого замыкания в нагрузке должны соответствовать значениям, указанным в графе 5 табл.2.

Ток фазы, потребляемый изделием от сети 400 Гц 220 В, должен быть не более 0,3 А.

Требования надежности:

Наработка на отказ, не менее						37000ч

Объем выпуска…………………………………………..10шт.

Условия эксплуатации:

Устройство должно соответствовать категории размещения В2.1 по ГОСТ 15150-69 (для эксплуатации во всех макроклиматических районах на суше и на море, в качестве встроенных элементов внутри комплектных изделий).

Характеристики климатического исполнения:

температура окружающего воздуха, °С……………………....от -50 до +60

относительная влажность воздуха

при температуре +27°, не более, %..............................................................80

атмосферное давление, кПа……………………………………......…86-106

Механические воздействия должны соответствовать ГОСТ 25467-82 группа исполнения М2:

диапазон синусоидальных вибраций, Гц……………………..…...…1…55;

амплитуда ускорения, м*с-2 (g) …………………………………....…10 (1);

пиковое ударное ускорение, м*с-2 (g) …………………………...…150 (15)

степень жесткости по ГОСТ 16962-71 ……………………………..........II.




Аннотация

В данном дипломном проекте разрабатывается модуль электропитания. В ходе разработки произведен анализ схемы электрической принципиальной. Произведены расчеты на тепло, надежность, собственной резонансной частоты платы. Представлен способ получения печатной платы в Altium Designer. Была произведена оценка технологичности изделия, разработан технологический процесс сборки изделия. Приведены требования охраны труда при замене элементной базы. Так же произведен расчет себестоимости изделия.

Пояснительная записка изложена на  95 страницах, содержит 10 таблиц, 7 рисунков, список литературы из 27 наименований.





Annotation

In this thesis project developed power supply module. In developing the design of the electrical analyzed concept. Calculations for heat, reliability, self-resonant frequency of the board. The way of producing the printed circuit board in Altium Designer. It was evaluated technological products, technological process of assembly of the product. These are the requirements of labor protection when replacing components. As calculated the cost of the product.

Explanatory Notes set out on 95 pages, contains 10 tables, 7 figures, bibliography of 27 titles.




Список сокращений

БНК – базовая несущая конструкция

ВВФ – внешние воздействующие факторы

КЗ – короткое замыкание

ПО – программное обеспечение

ПП – печатная плата

ППП – полупроводниковый прибор

ПУЭ – правила устройства электроустановок

РЭС – радиоэлектронные средства

СНН – сверхнизкое (малое) напряжение

СЭМ – стандартный электронный модуль

ТЗ – техническое задание

ТО – технологическая оснастка

УСО – устройство защитного отключения

ФУ – функциональный узел


Содержание

Введение…………………………………………………………..……………….8

Техническое проектирование…………………………………………….14

Анализ схемы электрической структурной…………………..…..14

Анализ схема электрической принципиальной………………..…15

Выбор элементной базы………………….…………………….….15

Расчет потребляемой мощности………………….…………….…20

Конструкторская часть………………….………………….…………..…21

Анализ используемых в конструкции материалов и методов формообразования деталей………………….………………….………....21

Описание печатной платы………………….……………………...25

Конструктивные решения………………….………………………28

Расчет надежности изделия………………….…………………….32

Расчет собственной резонансной частоты….…………………….45

Расчет тепловых режимов………………….……………………...50

Расчет радиатора………………….………………….…………….52

Технологическая часть…………………….………………….…………..56

Оценка технологичности изделия………………….……………..56

Разработка технологического процесса сборки изделия………...61

Разработка технологической оснастки……………………………63

Безопасность жизнедеятельности………………….…………………….69

Анализ опасных факторов при замене элементной базы………..69

Разработка организационных мероприятий при пайке………….69

Требования безопасности при работе с электрооборудованием..73

Расчет вентиляционных систем…….………………….………….84

Выводы по главе………………….………………….……………..85

Экономическая часть………………….………………….………………87

Расчет себестоимости производства изделия….…………………87

Заключение………………….………………….………………….……………91

Список литературы………………….………………….………………….…….92

Приложение………………………………………………………………………95


Введение



	Актуальность темы подкреплена следующими факторами: во-первых - импортозамещение иностранной элементной базы, во-вторых – замена устаревших радиоэлементов.



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

 Разраб.

Тораев

 Провер.

Подоплелов А.Л.

 Реценз.



 Н. Контр.



 Утверд.




Модуль электропитания
Пояснительная записка

Лит.

Листов



ПГТУ ЭВС-51

Тема импортозамещения как элемента государственной политики не нова. В разных вариациях она громко озвучивается, начиная с заявлений Владимира Путина в 2009 году о разумном подходе к проблеме, определив обороноспособность государства приоритетной отраслью для отечественного производства. В дальнейшем программы импортозамещения были приняты в крупнейших госкорпорациях.

Но наибольшую актуальность импортозамещение приобрело в последнее время — сначала (не без помощи ЦБ РФ) из-за роста курсов доллара и евро относительно рубля, а затем — как ответ на уже действующие и ожидаемые санкции, возможные проблемы с поставками из Украины комплектующих для российской оборонной промышленности (авиационные двигатели, турбины для кораблей и АЭС) и вероятное снижение экспортной выручки от продажи энергоносителей. Уже определены сроки некоторых программ — так, замещение украинской продукции может быть проведено, по мнению президента Владимира Путина, в течение 2,5 года. А по словам министра промышленности и торговли Дениса Мантурова, уже определены альтернативные поставщики по всем производителям изделий и комплектующих с Украины: их могут сменить производители из стран Таможенного союза. Денис Мантуров в интервью «Ведомостям» также оценил сроки, которые понадобятся российским промышленникам, чтобы наладить выпуск недостающей продукции гражданского назначения в случае отказа в поставках импортной продукции.





Минпромторг активно включается во многие процессы организации замещающего выпуска отечественной продукции. Так, поставлена задача до 

Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

конца 2014 года в содействии с Министерством связи разработать программу импортозамещения для предприятий оборонного комплекса. Цель программы — обеспечение безопасности автоматизированных систем управления военного и специального назначения, производственных и технологических процессов. Кроме того, глава Минсвязи Николай Никифоров сообщил о наличии проектов создания отечественных аппаратных элементов, в частности, микропроцессоров, а также целого ряда платформенных решений — в том числе и операционной системы для мобильных устройств. Совместно с Минэкономики Минпромторг проводит работу по отбору проектов импортозамещения в области обеспечения экономической безопасности страны при усугублении внешней конъюнктуры. [1]

Монтаж на поверхность – это установка и распайка компонентов специальной конструкции непосредственно на поверхность печатной платы без использования монтажных отверстий. Главная особенность конструкций компонентов, монтируемых на поверхность (КМП) – отсутствие штыревых или планарных выводов. Взамен их для присоединения к плате используются металлизированные торцы корпусов компонентов или настолько миниатюрные выводы, что они в незначительной мере увеличивают площадь платы для монтажа такого компонента. 

Основными преимуществами технологии монтажа на поверхность являются: 

увеличение плотности монтажа из-за существенно меньших размеров компонентов, возможности их расположения с обеих сторон печатной платы, уменьшения шага расположения выводов вплоть до 0,25 мм, снижения ширины проводников до 0,1 мм. Небольшая высота компонентов – во многих случаях всего 1-1,5 мм – позволяет создавать абсолютно плоские конструкции; 

улучшение помехозащищ?нности, быстродействия и частотных свойств компонентов (паразитная ?мкость и индуктивность уменьшаются в 2-10 раз благодаря практическому отсутствию выводов, уменьшению длины печатных проводников);



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

улучшение условий теплоотвода за сч?т непосредственного контакта нижней поверхности компонентов с платой;

исключение таких подготовительных операций при сборке, как обрезка и формовка выводов;

повышение над?жности межсоединений и устойчивости к механическим воздействиям; 

возможность полной автоматизации сборочно-монтажных работ.

В настоящее время разработана достаточно обширная номенклатура компонентов для ТМП, включающая резисторы, конденсаторы (в том числе переменные), катушки индуктивности, микротрансформаторы, реле, кварцевые резонаторы, микропереключатели, диоды, транзисторы, микросхемы. Данные компоненты имеют несколько разновидностей корпусов: безвыводные с облуженными торцами, с укороченными выводами типа крыла чайки или J-образными, корпуса с матрицей шариковых выводов, цилиндрические корпуса с металлизированными торцами. Рассмотрим эти корпуса подробнее. 

Чип-корпус – безвыводный корпус прямоугольной формы для простых пассивных компонентов типа резисторов и конденсаторов. Чип-резисторы и чип-конденсаторы изготавливаются по групповой технологии на подложках большого размера (обычно 60х48 мм), затем после скрайбирования подложка разламывается на отдельные части (английское слово chip означает осколок). После разламывания на торцы чип-компонента наносится многослойная металлизация (толстопленочный проводник – барьерный слой никеля – слой припоя) с трех или пяти сторон для каждого торца (последний вариант применяется для высоконадежных компонентов). Тело резистора защищается покрытием из боросиликатного стекла с нанесением несмываемой кодовой маркировки номинала. 



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

Для полупроводниковых приборов (транзисторов, диодов, стабилитронов, варикапов) была разработана серия корпусов SOT (Small Outline Transistor), которые имеют от 3 до 6 выводов.

Дальнейшим развитием конструкций данного типа являются корпуса SOT-89, SOT-143, SOT-343, SOT-353, SOT-363, S-mini, SS-mini. Последующие разработки характеризуются уменьшением расстояния между выводами до величины 0,65 – 1 мм, что позволило уменьшить габариты корпуса до размеров 1,6х1,6х0,75 мм. Для мощных транзисторов и стабилизаторов напряжения разработаны корпуса типа ТО-252, который имеет размеры корпуса в плане примерно 6х6 мм. 

Малогабаритные корпуса для микросхем различаются по нескольким признакам: форме выводов, их расположению (по двум или четырем сторонам или же под корпусом), материалу корпуса (пластмассовый, керамический), а также по шагу расположения выводов, высоте корпуса и т.д. 

Существуют следующие разновидности корпусов для микросхем: 

корпус типа SOIC (Small Outline Integrated Circuit) с двусторонним расположением выводов в форме крыла чайки. Шаг расположения выводов у этого типа корпусов 1,27 мм, количество выводов – от 6 до 42. Дальнейшим развитием корпусов подобного типа явилось создание корпуса SSOIC (Shrink Small Outline Integrated Circuit) с уменьшенным до 0,635 мм расстоянием между выводами при максимальном их количестве 64 и корпуса TSOP (Thin Small Outline Packages) с уменьшенной до 1,27 мм высотой корпуса и уменьшенным до 0,3 – 0,4 мм расстоянием между выводами;

корпус типа QFP (Quad Flat Pack) c выводами на четыре стороны (рис. 5.8б). Существует также разновидность корпуса в форме прямоугольника – QFP-R. Шаг расположения выводов достаточно мал – всего 0,3 – 0,5 мм, что позволяет создавать корпуса с общим количеством вы-водов до 440; 



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

корпус типа PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) – пластмассовый кристаллоноситель с J-выводами, загнутыми под корпус. Корпуса подобного вида имеют значительный по современным меркам шаг расположения выводов – 1,27 мм и в связи с этим большие геометрические размеры. Количество выводов квадратного корпуса – от 20 до 124; 

корпус типа LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier) – безвыводный керамический кристаллоноситель. На боковых поверхностях такого корпуса имеются специальные металлизированные углубления, расположенные с шагом 1,27 мм, которые служат для образования электрического соединения с контактными площадками платы при пайке узла дозированным припоем. 

Дальнейшее развитие микрокорпусов – в направлении уменьшения шага выводов и габаритных размеров, увеличения общего количества выводов. Освоенными в настоящее время являются корпуса микросхем с шагом выводов 0,4 и 0,25 мм при общем количестве 500-600 выводов. Однако корпуса с шагом выводов 0,4 и менее требуют весьма бережного обращения из-за малой жесткости выводов, что предъявляет высокие требования к сборочным автоматам и резко повышает их стоимость. В состав автоматов должны входить системы технического зрения для проверки компланарности выводов и центровки корпуса перед монтажом. Поэтому в настоящее время ведутся активные разработки по созданию корпусов с матрицей шариковых выводов. На сегодняшний день разработаны следующие типы матричных корпусов: 

PBGA – Plastic Ball Grid Array – пластмассовые корпуса с матрицей шариковых выводов; 

CBGA – Ceramic Ball Grid Array – керамические корпуса с матрицей шариковых выводов; 

CCGA – Ceramic Column Grid Array – керамические корпуса с мат-рицей столбиковых выводов; 

TBGA – Tape Bold Grid Array - матричные ТАВ корпуса; 

CSP (Chip-Scale Packages) – корпус, соизмеримый с размером кристалла. 



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

Корпус CSP (Chip Scale Package) может содержать два и более кри-сталлов. Причем конструктивно CSP-корпус может быть выполнен с жесткой печатной платой, гибкой печатной платой или с заказной выводной рамкой. Толщина таких корпусов может составлять всего лишь 0,3 мм. В случае необходимости на верхней части корпуса микросхемы устанавливают теплоотвод. Необходимо подчеркнуть, что использование CSP-корпусов позволяет почти на порядок уменьшить размеры разрабатываемых ИС в этих корпусах. В микросхемах с малым количествам выводов габариты корпуса превышают размеры кристалла всего на 1 мм, а в микросхемах с большим количеством выводов они определяются размерами матрицы выводов для пайки на плате. [2]

Таким образом, направление разработки дипломного проекта следующее – замена иностранной элементной базы, а так же замену устаревших комплектующих.




Техническое проектирование.



Анализ схемы электрической структурной.





Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

Схема электрическая структурная КНФУ.436631.001Э1 представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 – Схема электрическая структурная

Модуль электропитания предназначен для преобразования входных напряжений, поступающих от блока питания, в напряжения, необходимые для питания узлов блока. Выходные напряжения должны иметь высокую стабильность при ВВФ, при изменении входных напряжений. Так же схема должна иметь защиту от КЗ и перенапряжения.

Схема электрическая структурная так же приведена в приложениях.







Анализ схемы электрической принципиальной.





Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

Схема электрическая принципиальная модуля электропитания КНФУ.436631.001 приведена в приложениях.

Модуль электропитания представляет собой 3 линейных компенсационных стабилизатора напряжения с выходными характеристиками: +12В 0,25А, -12В 0,1А, -12В 0,1А. Схема имеет защиту от перенапряжения и от короткого замыкания.

Компенсационные стабилизаторы напряжения обеспечивают необходимую стабильность напряжения на нагрузке при помощи цепи отрицательной обратной связи, воздействующей на регулирующий элемент. В состав любого компенсационного стабилизатора входят следующие функциональные узлы: регулирующий элемент, устройство сравнения, усилитель постоянного тока. [3]

Микросхемы D1, D3, D5, D7, D9, D12 выполняют функцию защиты схемы от перенапряжения. Микросхемы D4, D8, D12 выполняют функцию защиты схемы короткого замыкания. D1. D6, D10 – стабилизаторы напряжения.



Выбор элементной базы.



При разработке печатной платы мы используем элементы, монтируемые на поверхность.

Оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы К53-65 (чип) АЖЯР.673546.004 ТУ предназначены для работы в цепях постоянного, пульсирующего тока и в импульсном режиме. Изготавливаются в климатическом исполнении В.

Конденсаторы стойкие к воздействию внешних факторов, в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.414.1, со значениями характеристик для группы исполнения 6У с дополнениями и уточнениями в АЖЯР.673546.004 ТУ. [4]

Оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы К53-68 (чип) АЖЯР.673546.007 ТУ Предназначены для работы в цепях постоянного, пульсирующего токов и в импульсном режиме. Изготовляются в климатическом исполнении В.

Конденсаторы стойкие к воздействию внешних факторов, в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.414.1, со значениями характеристик для группы исполнения 6У с дополнениями и уточнениями в АЖЯР.673546.007 ТУ. [5]

Микросхемы 142ЕН2Б представляют собой стабилизаторы напряжения компенсационного типа с регулируемым выходным напряжением положительной полярности и током нагрузки 150 мА.



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗИмеют защиту от короткого замыкания и перегрузок и схему дистанционного выключения внешним сигналом. Для регулировки выходного напряжения применяется внешний делитель. Для повышения стабильности предусмотрен вывод для подключения внутреннего источника опорного напряжения к внешнему источнику питания. [6]

Содержат 24 интегральных элемента. Изготовлены по совмещенной биполярно-полевой технологии. Корпус типа 4112.16-15.01. Масса микросхем не более 1,4 г. Технические условия: бК0.347.098 ТУ1.

Основные технические параметры микросхемы 142ЕН2Б:

Выходное напряжение: 12...30В;

Выходной ток: 0,15А;

Входное напряжение: 40В;

Нестабильность по току: 4,4 %/А;

Нестабильность по напряжению: 0,1 %/В;

Диапазон рабочих температур: -60...+125°С.

Микросхема 286ЕП3 представляет собой схему, предназначенную для преобразователей и стабилизаторов напряжения и тока. Содержит 1184 интегральных элемента. Корпус типа 427.6-2.



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗЭлектрические параметры микросхемы 286ЕП3:

Остаточное напряжение при Iвых=5А: ?1В;

Входное напряжение открывания: ?1,8В;

Ток утечки на выходе при Uвых1-2=100В: ?10мА;

Время включения: ?0,1мкс;

Время выключения: ?0,42мкс;

Коэффициент усиления по току: 10…200.

Резисторы РП1-205 (3224W) переменные непроволочные подстроечные керметные многооборотные с червячным приводом с круговым перемещением подвижной системы для поверхностного монтажа, предназначенные для работы в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах, а также для автоматизированной сборки аппаратуры. Категория качества «ВП» и «ОТК». [7] 

Толстопленочные безвыводные чип-резисторы Р1-12 – резисторы постоянные непроволочные общего применения, предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсном режиме для монтажа на поверхность печатных плат и в гибридные интегральные схемы. Резисторы по номинальной мощности и габаритным размерам соответствуют зарубежным аналогам. [8] 

Кремниевые планарные стабилитроны 2С212Ж малой мощности предназначены для стабилизации номинального напряжения 12В в диапазоне токов стабилизации 0,5...11 мА в измерительной аппаратуре, в усилителях для согласования уровней, в системах автоматики для питания маломощных датчиков, а также для стабилизации импульсного напряжения и ограничения импульсных сигналов. Выпускаются в металло-стеклянных корпусах с гибкими выводами. [9]

Технические характеристики стабилитрона 2С212Ж:

Номинальное напряжение стабилизации: 12В при Iстаб=4мА



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗРазброс напряжения стабилизации: 10,8... 13,2В

Температурный коэффициент напряжения стабилизации: 0,095 %/°С

Дифференциальное сопротивление стабилитрона: 40 Ом при Iстаб=4 мА

Минимально допустимый ток стабилизации: 0,5мА

Максимально допустимый ток стабилизации: 11мА

Максимально-допустимая рассеиваемая мощность: 0,125 Вт

Диапазон рабочих температур: -60... 125°С

Вес: не более 0,3г. 

Транзистор 2Т208М. Характеристики транзистора приведены в таблице 3. [10] 

Таблица 3 – Характеристики транзистора 2Т208М

Структура

PNP

Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В*

60

Макс. напр. к-э при заданном токе к и заданном сопр. в цепи б-э.(Uкэr макс),В

60

Макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б.(Uкэо макс),В

-

Максимально допустимый ток к ( Iк макс,А)

0.15

Статический коэффициент передачи тока h21э мин

40

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр,МГц

5

Максимальная рассеиваемая мощность к (Рк,Вт)

0.2

Корпус

KT-1-7

2Т630А (2N2405), Транзистор NPN, высокочастотный, средней мощности, TO-39 (КТ-2). Технические параметры транзистора приведены в таблице 4. [11] 



Таблица 4 – Характеристики транзистора 2Т630А

Структура2Т630A

npn

Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В

120

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)

1

Статический коэффициент передачи тока h21э мин

40

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц

50

Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт

0.8

Корпус

kt-2-7



2Т3117А импульсный высокочастотный NPN транзистор. Технические параметры транзистора приведены в таблице 5. [12] 



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗТаблица 5 – Характеристики транзистора 2Т3117А

Структура

npn

Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В

60

Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А)

0.4

Статический коэффициент передачи тока h21э мин

40

Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц

300

Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт

0.3

Корпус

kt-17

В дипломном проекте мы используем для резисторов и конденсаторов чип-корпуса, так же используются микросхемы в корпусах 4112.16-15.01., корпуса типа SOT.



















Расчет потребляемой мощности изделия.





Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗПроизведем приближенную оценку рассеиваемой мощности внутри модуля, для этого необходимо из входных напряжений вычесть выходные и умножить на выходной ток. Получаем следующее выражение:



Для первого каскада схемы получаем: Pрас=(16-12)*0,25=1Вт

Для второго и третьего каскадов: Pрас=(16-12)*0,1=0,4Вт

Для оценки мощности всей схемы необходимо просуммировать получившиеся значения: Pобщ=1+0,4+0,4=1,8Вт. Получившееся значение мощности рассеивается на микросхемах 286ЕП3Т.


Конструкторская часть.





Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗ2.1.	Анализ используемых в конструкции материалов и методов формообразования деталей.



При реализации электронных средств используется значительное число материалов как непосредственно входящих в конструкцию, так и расходуемых в технологических процессах их изготовления. Элементы несущих конструкций, корпусные детали могут изготавливаться из различных металлов и их сплавов, пластмасс, композиционных материалов. Конструкции из металлов и сплавов во многих случаях имеют защитно-декоративные покрытия, а элементы лицевых и задних панелей - поясняющие надписи и символы. Разработчику ЭС важно правильно назначать виды и марки конструкционных материалов и их покрытий. На основе анализа конкретных устройств приобретаются навыки по применению материалов, покрытий, способов маркировки. 

Металлы и их сплавы. При анализе используемых в конструкции материалов деталей из металлов необходимо в первую очередь определить, к какой группе (цветных или черных металлов и их сплавов) они относятся, например, по их магнитным свойствам, цвету, удельному весу. Далее следует учитывать рекомендуемые области применения, используемый сортамент и возможные методы формообразования.

Пластмассы. Термопласты находят самое широкое применение при изготовлении электронных средств. В большинстве случаев они «ответственны» за создание внешнего облика изделия (корпусные детали), его механические свойства, работу многочисленных механизмов.

Покрытия. Для обеспечения необходимой коррозионной стойкости и получения требуемого цветового решения на металлические элементы конструкции наносят обычно лакокрасочные или другие (металлические, неорганические) виды покрытий. 

Лакокрасочные покрытия различаются по виду материала (лаки, краски, эмали), его основе (пентафталевые, глифталевые, нитроцеллю-лозные и. др.), цвету, классу отделки поверхности, стойкости к внешним воздействиям.



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗМеталлические покрытия выполняют роль защитных (кадмирование, цинкование) или защитно-декоративных (никелирование, хромирование). Также могут применяться для создания специальных свойств, например, высокой электропроводности в конструкциях экранов, волноводов, концевых печатных вставок (серебрение, золочение, палладирование). При записи металлических покрытий используют сокращенную форму обозначения вида покрытия: кадмирование – Кд., цинкование – Ц., никелирование – Н., хромирование – Х., серебрение – С., золочение – Зл., палладирование – Пд. 

Наиболее часто применяют следующие виды металлических покрытий: цинковое, кадмиевое, никелевое, хромовое, а для печатных плат - оловянисто-свинцовое, серебряное, никелевое, золотое, палладиевое. 

По внешнему виду покрытия отличаются следующим образом: 

- цинковое. Цвет покрытия без хроматирования – светло-серый, с хроматированием – от светло-голубого до золотисто-зеленого с радужным отливом; 

- кадмиевое. Цвет покрытия без хроматирования – серебристо-белый с синеватым оттенком, с хроматированием – от светло-голубоватого до золотисто-зеленого с радужным отливом; 

- никелевое. Цвет покрытия – серебристо-белый с желтоватым оттенком; 

- хромовое. Основные типы хромового покрытия – молочное, блестящее и матовое.

Детали конструкций из металлов и их сплавов получают различными методами формообразования, причем исходный материал может находиться в расплавленном, горячем (раскаленном) или холодном состояниях. Использование того или иного вида обработки при изготовлении металлических деталей определяется назначением детали, ее конструкцией, применяемым материалом и другими факторами. Это связано с необходимостью проектирования и изготовления дорогостоящей оснастки – пресс-форм, штампов и т.д. 



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗПластмассовые детали могут изготавливаться методами литья, дутьевым и вакуумным формованием из листового материала; плоские – штамповкой, механической обработкой, а также в некоторых случаях фрезерованием, склеиванием. 

Отдельные составные части электронных средств для получения законченного изделия подвергаются сборочным операциям посредством выполнения различных соединений. 

Все соединения, применяемые в сборке, можно разделить на следующие группы: неподвижные неразъемные; неподвижные разъемные; подвижные разъемные; подвижные неразъемные. 

Неподвижные неразъемные соединения выполняют сваркой, пайкой, клепкой, посадками в натяг, склеиванием, заливкой металлом, запрессовкой пластмассой. 

Неподвижные разъемные соединения выполняют винтами, болтами, шпильками, штифтами, шплинтами и прессовыми посадками. 

Подвижные разъемные и неразъемные соединения обеспечивают посадками по цилиндрическим, коническим, сферическим, винтовым и плоским поверхностям и др. 

Соединение корпусных деталей наиболее часто осуществляется при помощи различных видов сварки (контактной, электродуговой), склепывания, пайки, резьбовых соединений. [13]

Конструктивно модуль электропитания представляет собой ячейку, которая устанавливается внутри блока.

Результаты анализа приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Составные части ячейки

Поз. обозн.

Наименование детали

Материал

Метод формооб-разования

Покрытие и маркировка

1

Светодиод в корпусе

Сборочная единица

Сборка

-

3,5

Колодка

АМг3

Литье

Ан.Окс.

7

Держатель светодиода

ПЭВД

Литье

Эмаль МЛ-165 белая ночь

9

Прокладка

ЛС-59

Штамповка

-

11

Прокладка







13

Уголок

АМг3

Штамповка, сгибание

Ан.Окс.

15

Панель

АМг3

Штамповка

Эмаль МЛ-165 белая ночь

17

Радиатор

АМг3

Литье

Ан.Окс.

19,21

Ручка

АМг3

Литье

Ан.Окс.

23

Винт невыпадающий

АМг3

Фрезерование

Ан.Окс.

25

Плата

Сборочная единица

Сборка

-

Ячейка используется в составе блока, поэтому со стороны, обратной лицевой панели, имеются разъемы.



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗСборка ячейки начинается с установки на печатную плату всех радио-элементов, затем в лицевую панель устанавливают светодиоды, после чего она крепится к плате. Установка микросхем 286ЕП3Т производится на радиатор клеем.

На лицевой панели имеется маркировка светодиодов и разъемов. Через разъемы на лицевой панели осуществляется контроль и настройка печатной платы.



Описание печатной платы



Для разработки печатной платы мы воспользовались ПО Altium Designer 15.1. В состав программы Altium Designer 15 входит модуль импорта проектов, выполненных в сторонних системах, в том числе из популярной среди российских пользователей программы P-CAD. Трансляция старых проектов в формат Altium Designer позволяет сэкономить время на внедрение новой системы в рамках крупных предприятий. После трансляции ранее существовавших библиотек в формате P-CAD, можно приступить к разработке новых проектов в Altium Designer практически сразу.

Выполняя процедуру импорта, стоит помнить, что данные системы имеют ряд отличий, в том числе и в структуре хранения данных, поэтому при импорте могут быть выявлены проблемы, большая часть которых связана с нештатным использованием возможностей программы P-CAD. После импорта библиотек и проектов из P-CAD, необходимо выполнить ряд шагов по верификации полученных данных, и в случае наличия «артефактов», подкорректировать полученные результаты средствами Altium Designer. [14]

В начале работы мы подготовили схему электрическую в P-CAD Schematic. Это вызвано тем, что на заводе имеется большая база элементов отработанных в ПО P-CAD.



Изм.	

Лист	

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



КНФУ.436631.001ПЗ

ФУ.411ХХХ.001ПЗЧтобы получить трассировку элементов на печатной плате мы перешли к Altium Designer. Для этого использовались встроенные возможности Altium - Import Wizard. Чтобы получить схему электрическую в Altium необходима схема в P-Cad, а так же библиотеки элементов, используемые в этой схеме.

После импорта схемы из P-Cad получили схему в Altium. При импорте Altium не может распознать элементы, имеющие одинаковые посадочные места, поэтому он создает копии посадочных мест.

Для того чтобы получить печатную плату из схемы необходимо перенести информацию о соединениях элементов а так же посадочные места в файл .pcb. Поэтому мы переносим информацию о соединениях элементов (Nets) в файл Печать.pcb. Altium designer предоставляет несколько возможностей по созданию контура печатной платы: от рисовка платы внутренними возможностями ALtium или присвоение заранее отрисованной модели. Для того чтобы получить контур платы мы использовали присвоение Step-модели платы, которую предварительно получили в Kompas 3D. После получения контура платы и связей из схемы посадочные места платы расположены беспорядочно. Далее необходимо скомпоновать элементы на печатной плате. Главным плюсом Altium является то, что элементы находящиеся за предел.......................