Импульсный блок питания

Рефераты по коммуникации и связи » Импульсный блок питания Скачать

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

ГОУ СПО Екатеринбургский радиотехнический техникум имени А.С. Попова

Импульсный блок питания

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование и производство

радио аппаратуры»

РТ 5.087.009 ПЗ

Нормаконтролёр:

_____ Баженова Л.М.

«___»_______ 2004г.

Руководитель:

______________

«___»_______ 2004г.

Разработчик:

____ Литвинов А.Ю.

гр. Р-403

«___»_______ 2004г

2004


Утверждено

Предметной комиссией

«__»___________ 2004 г.

ЗАДАНИЕ

Для курсового проектирования по дисциплине: «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

Студенту IV курса Р-403 группы Екатеринбургского радиотехнического техникума им. А.С.Попова.

(Ф.И.О) Литвинову Алексею Юрьевичу

Тема задания: Импульсный блок питания

Пояснительная записка:

Введение

1. Конструкторский раздел

1.1 Назначение и условия эксплуатации изделия

1.2 Выбор и описание элементной базы

1.3 Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов

1.4 Подготовка исходных данных для автоматизированного проектирования

1.5 Разработка конструкции печатной платы и печатного узла

1.6 Оценка надёжности изделия

2. Технологический раздел

2.1. Анализ исходных данных для разработки техпроцесса

2.2. Анализ конструкции на технологичность

2.3. Разработка тех процесса на сборку и монтаж

3. Выбор материалов

3.1 Обоснование выбора материалов печатной плат

3.2 Обоснование выбора припоя

3.3 Обоснование выбора маркировочной краски

3.4 Выбор лака

3.5 Выбор флюса

Дата выдачи задания 13 сентября 2004 года

Срок окончания работ «__»_________ года

Преподаватель_________________________


Содержание

Введение

1. Конструкторский раздел

1.1 Назначение и условия эксплуатации изделия

1.2 Выбор и обоснование элементной базы

1.3 Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов

1.4 Подготовка исходных данных для автоматизированного проектирования

1.5 Разработка конструкции печатной платы и печатного узла

1.6 Оценка надежности изделия

2. Технологический раздел

2.1 Анализ технологичности конструкции

2.2 Анализ исходных данных для разработки техпроцесса

2.3 Разработка техпроцесса на сборку монтажа

3. Выбор материалов

3.1 Обоснование выбора материалов печатной платы

3.2 Обоснование выбора припоя

3.3 Обоснование выбора маркировочной краски

3.4 Выбор лака

3.5 Выбор флюса

Список литературы


Введение

Процесс в развитии науки и техники не стоит на месте. Большую роль в этом процессе играет технология так как от правильно выбранной или разработанной технологии зависят и характеристики конкретного изделия и его стоимость.

Необходимость проектирования сложных радиоэлектронных средств (РЭС) и требования к сокращению сроков их проектирования и повышению качества проектных работ противоречивы. Удовлетворить их можно лишь при широком использовании вычислительной техники в процессе проектирования. В связи с этим автоматизированные методы проектирования РЭС различного назначения широко внедряются в практику радиопромышленности.

Проектирование устройств средств вычислительной техники (СВТ) представляет собой ряд этапов:

1. Этап технического предложения.

2. Этап эскизного проектирования.

3. Этап технического проектирования.

4. Рабочий проект.

Процесс автоматизации проектирования радиоэлектронных средств по содержанию и последовательности решаемых задач может быть весьма разнообразен в зависимости от функциональной и конструктивной сложности разрабатываемых радиотехнических систем комплексов устройств и узлов.

В основном проектировании лежат определённые принципы такие например как «Функционально – модульный принцип проектирования» который заключается в том что вся электрическая схема разбивается на части (модули). Модули в свою очередь делятся по конструктивным уровням.

На этих принципах стало возможным создание и использование САПР а следовательно появилась возможность проектировать более сложные изделия и более сложную элементную базу.

САПР

САПР – это система автоматизированного проектирования. Эта система обладает следующими возможностями:

- возможность комплексного решения общей задачи проектирования установление тесной связи между какими – либо частными задачами;

- интерактивный режим проектирования при котором осуществляется непрерывный процесс диалога «человек – машина»;

- возможность проведения имитационного моделирования радиоэлектронных систем в условиях работы близких к реальным;

- значительное усложнение программного и информационного обеспечения проектирования.

САПР состоят из совокупности средств методического математического лингвистического программного технического реального и организационного обеспечений.

Характерные особенности САПР:

1. Возможность комплексного решения общей задачи проектирования установление тесной связи между частными задачами.

2. «Интерактивный» режим программирования при котором осуществляется непрерывный процесс диалога «человек – машина».

3. Возможность имитационного моделирования радиоэлектронных систем в условиях работы близких к реальным. Имитационное модулирование позволяет провести испытания различных вариантов решения и выбрать лучший причём сделать это быстро и учесть всевозможные факторы и возмущения.

4. Значительное усложнение программного и информационного обеспечения проектирования.

5. Значительное усложнение технических средств САПР. Системы автоматизации проектирования требуют применения машин высокой производительности.

6. Замкнутость процесса автоматизированного проектирования то есть проектировщик вводит в машину информацию на уровне замысла а в результате диалогового процесса проектирования машина выдаёт технические решения и документацию.


1. Конструкторский раздел

1.1 Назначение и условия эксплуатации изделия.

Практика радиоконструирования предъявляет к источникам питания разнообразные и подчас противоречивые требования.

В одних случаях нужен мощный источник в других – например при пробном включении маломощных устройств - выходной ток источника должен быть ограничен безопасным для них значением.

Выходное напряжение источника обычно стремятся поддерживать постоянным однако при исследовании устойчивости электронных устройств к помехам по питанию это напряжение преднамеренно варьируют. Весьма широк интервал используемых значений выходного напряжения. Удовлетворить эти требования можно либо применением нескольких источников питания либо созданием универсального блока допускающего различные режимы работы и изменение в широких пределах значений выходных параметров.

Основные технические характеристики

Выходное регулируемое напряжение В ………………… 0…30

Выходной регулируемый ток А………………………….. 0…5

Коэффициент стабилизации……………………………… 5000

Амплитуда пульсаций выходного напряжения мВ…….. 0 1

Выходное сопротивление:

в режиме стабилизации напряжения мОм…. 2

в режиме стабилизации тока кОм…………... 10

1.2 Выбор и описание элементной базы

При выборе элементовдля изготовления данного устройства необходимо учитывать электрические и эксплуатационные параметры например: напряжение питания мощность температура окружающей среды и т.д. Также необходимо учесть размеры элементов чтобы они не были громоздкими и не увеличивали габариты прибора.

Транзисторы

Биполярные транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы с двумя р-п переходами имеют три электрода (эмиттер база коллектор) и применяются для усиления и переключения электрических сигналов.

Среди транзисторов имеются приборы как общего назначения (в том числе усилительные переключательные и генераторные) так и специализированные отличающиеся специфическим сочетанием параметров; для применения в схемах с автоматической регулировкой усиления для работы в микроамперном диапазоне токов двухэмиттерные однопереходные сдвоенные счетверённые с малой ёмкостью обратной связи универсальные пары транзисторов составные и лавинные транзисторы.

В данной схеме применяются транзисторы общего назначения.

Транзистор КТ 373 Г

Тип элемента

Iк max, mА Iк,и max, mА Uкэr max,В Uкб maх,В Uэб maх,В

Рк max,мВт

Т, Тп max, Т max, h21э Uкб,В I э,мА Uкэ нас,В I кб,мкА

fгр,МГц

КТ373А 50 200 30 - 5 150 55 150 85 100… 250 5 1 0,1 0,05 250

Транзистор КТ 817 В

Тип элемента

Iк max, mА Iк,и max, mА Uкэr max,В Uкб maх,В Uэб maх,В

Рк max,мВт

Т, Тп max, Т max, h21э Uкб,В I э,мА Uкэ нас,В I кб,мкА

fгр,МГц

КТ817В 3 5 60 - 5 25 25 150 100 25 2 0,05 0,6 0,1 3

Транзистор КТ 819 Г

Тип элемента

Iк max, mА Iк,и max, mА Uкэr max,В Uкб maх,В Uэб maх,В

Рк max,мВт

Т, Тп max, Т max, h21э Uкб,В I э,мА Uкэ нас,В I кб,мкА

fгр,МГц

КТ819Г 10 15 80 - 5 100 25 120 100 12 5 5 2 1 3

Диоды

Диоды используются для преобразования переменного тока промышленной частотой 50 Гц…50кГц в постоянный. Если частота переменного напряжения приложенного к диоду превышает fд то потери в диоде резко возрастают и он нагревается что может привести выходу из строя диода.

Диод Д 242 А

Тип элемента

Iпр max,А tи, мкс I,обр max, мкА,А Uобр, max,В Uпр, max,В I,пр ,мкА А fр, КГц Т,
Д242А 0,3 30000 3000 100 1,0 0,4 1,1 -60…+130

Диод КД 521 А


Тип элемента

Iпр max,А tи, мкс I,обр max, мкА, А Uобр ,max,В Uпр, max,В I,пр ,мкА А fр, КГц

Сд, пФ

Т,
КД521А 0,05 10 1 80 1,0 0,05 1,1 3 -60…+125

Стабилитроны

Полупроводниковые диоды (с одним р-п переходом) имеют два вывода (анод и катод) и предназначены для выпрямления детектирования стабилизации модуляции ограничения и преобразования электрических сигналов. Диоды по функциональному значению подразделяются на выпрямительные и импульсные диоды стабилитроны варикапы и др.

Стабилитрон Д816В

Тип элемента U ст ном,В

Uст min, В,%

Uст max,В,%

Iст max,мА Iст min,мА Pmax,мВт

rст ,Ом

Iст ,мА +aUст,%/

-aUст,%/

+bUст,%; мВ

-bUст,%; мВ

Т,

Д816В 33 29 36 150 10 5000 10 150 0,12 - 5 - От -60 до +125

Стабилитрон КС 175 А


Тип элемента U ст ном,В

Uст min, В,%

Uст max,В,%

Iст max,мА Iст min,мА Pmax,мВт

rст ,Ом

Iст ,мА +aUст,%/

-aUст,%/

+bUст,%; мВ

-bUст,%; мВ

Т,
КС175А 7,5 7,0 8,0 18 3 150 10 5 0,04 - 1,5 - От -60 до +125

Стабилитроны КС 512 А

Тип элемента U ст ном,В Uст min, В, Uст max,В, Iст max,мА Iст min,мА Pmax,мВт rст ,Ом Iст ,мА +aUст,%/ -aUст,%/ +bUст,%; мВ -bUст,%; мВ Т,
КС512А 12 11 13 67 1 1000 25 5 0,1 - 1,5 1,5 От -60 до +125

Стабилитрон КС 162А

Тип элемента U ст ном,В Uст min, В,% Uст max,В,% Iст max,мА Iст min,мА Pпр, Вт rст ,Ом Iст ,мА +aUст,%/ -aUст,%/ +bUст,%; мВ -bUст,%; мВ Т,
КС162А 6,2 5,8 6,6 22 3 0,15 50 5 0,01 0,01 1,5 1,5 От -60 до +125

Конденсатор К50-35

Конденсатор общего назначения с оксидным диэлектриком алюминиевые оксидно-электрические. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока К50-35 используются также в цепях импульсного тока.

Предельные эксплуатационные данные

Температура окружающей среды………………от -60 до +85С;

Относительная влажность воздуха при +35 С…….....................до 98%;

Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Амплитуда переменной составляющей напряжения, В не более

33;47

100;220;470

1000

2200

4700

16

4

3,2

2,4

0,8

Ном., емкость, мкФ Ном., напряж., В Размеры, мм Масса, г, не более.
D H A d

33

47

100

220

470

1000

220

4700

16

6.3 12

2.5

0.6

0.8
8 14 1.4
10 16 5 0.8 3
12 19 45
14 24

7.5

0.8

7
16 30 12
18 45 23

Конденсатор К10-17

Конденсаторы К10-17 керамические постоянной ёмкости предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутреннего монтажа аппаратуры цепях постоянного переменного пульсирующего и импульсного тока. Внешний вид показан на рисунке:

Группы по ТКЕ Размеры, мм Масса
ПЗЗ' М47 М75 М750 М1500 Н50 Н90 L B A
Номинальная емкость, пФ
910-2000 110-2700 1200-3000 2400-5600 3900-9100 0,047-0,1 мкФ 0,15; 0,22мкФ 6,8 4,6 2,5 0,5
2200-3000 3000-3600 3300-3900 6200-8200 0,01-0,012мкФ 0,15 мкФ 0,33 мкФ 8,4 4,6 5,0 0,8
3300-5600 3900-6800 4300-7500 9100 пФ-0,015мкФ 0,013-0,024мкФ 0,22мкФ 0,47; 0,68 мкФ 8,4 6,7 5,0 1,0
6200 пФ-0,01 мкФ 7500 пФ-0,010мкФ 8200 пФ-0,015мкФ 0,016-0,027мкФ 0,027-0,039мкФ 0,33; 0,47 мкФ 1,0; 0,47 мкФ 12,0 8,6 7,5 2,0

Резисторы С2-23

Резисторы с металлодиэлектрическим проводящим слоем предназначены для работы в цепях постоянного переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. Внешний вид показан на рисунке :


Таблица

Номинальная мощность, Вт Диапазон номинальных сопротивлений, Ом Размеры, мм Масса, г.
D L l d
0,062 0,6 4,6 20 0,5 0,12
0,125 2,0 6,0 20 0,5 0,15
0,25 3,0 7,0 20 0,6 0,25
0,5 4,2 10,8 25 0,8 1,0
1 6,6 13,0 25 0,8 2,0
2 8,6 18,5 25 1,0 3,5

Таблица температурного коэффициента сопротивления

Диапазон номинальных сопротивлений, Ом ТКС, , в интервале температур Обозначение групп ТКС
от -60 до +20 от +20 до +155
В
Г
Д
и выше Е

Предельные эксплуатационные данные

Температура окружающей среды:

при нормальной электрической нагрузке …….от -60 до +70

при снижении электрической нагрузки до 0 1 РН ..-60 до +155

Относительная влажность воздуха при температуре +35…до 98 %

Предельное рабочее напряжение: 0 062 Вт ………….100 В

0 125 Вт …………200 В

0 25 Вт ………. ..250 В

0 5 Вт ………....350 В

1 Вт ……….…500 В

Резистор СП3-4М

Резисторы регулировочные однооборотные с круговым перемещением подвижной системы предназначены для работы в цепях постоянного переменного тока. Внешний вид показан на рисунке:

L=20 мм

Вид резистора Номинальная мощность, Вт Диапазон номинальных сопротивлений, Ом Функциональная характеристика.
СП3-4М 0,25 А

Температурный коэффициент сопротивления:

доОм…………………………………………….

свышеОм………………………………………..

Минимальное сопротивление:

до Ом …………………………………………….10 Ом

свыше Ом до Ом …………..…………….25 Ом

свыше Ом до Ом …………..……………50 Ом

свыше Ом …………..……………………………200 Ом

Уровень собственных шумов:

до Ом …………………………………………………...5 мкВ/В

свыше Ом до Ом ..…………………………...10 мкВ/В

свыше Ом …………………………………………….20 мкВ/В

Сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях 5000 МОм

Предельные эксплуатационные данные

Температура окружающей среды:

при нормальной электрической нагрузке ……………….от -45 до +40

при снижении электрической нагрузки до 0 25 РН ..........от -45 до +65

Относительная влажность воздуха при температуре +35…До 98 %

Предельное рабочее напряжение: …………………………………...150 В

Максимальная наработка …………………………………………..15000 ч

Срок сохраняемости ………………………………………………..12 лет

Износоустойчивость ………………………………………..25000 циклов

Угол поворота подвижной системы …………………………….270

Резистор СП5-3

Квадратный многооборотный (40 оборотов от минимума до максимума) с круговым перемещением подвижной контактной системы производимым червячной парой. Предназначен для работы в цепях постоянного и переменного тока.

1.3 Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов

Выбор основных и вспомогательных материалов при проектировании устройства во многом определяет его работоспособность надежность долговечность. Выбирая материалы следует исходить из качества стоимости и будущих условиях эксплуатации изделия. Материалы применяемые при изготовлении можно разделить на два типа:

Основные материалы: непосредственно определяющие вышеуказанные параметры изделия к которым можно отнести материал печатной платы.

Обоснование выбора материалов печатной платы

Фольгированный диэлектрик печатной платы.

Существует ряд требований к материалу применяемому при изготовлении печатной платы:

- малая диэлектрическая проницаемость ( не более 6 во избежание паразитной емкости между проводниками);

- малый тангенс угла диэлектрических потерь в рабочем диапазоне частот ( не более 0 07 на частоте 1МГц );

- высокая электрическая прочность ( не менее 15 КВ/мм );

- высокое удельное поверхностное сопротивление изоляции ( не менее 10 Ом );

- высокое объёмное сопротивление изоляции (не менее 10 Ом/см);

- достаточная нагревостойкость для пайки погружением

t = 240 - 260C при времени воздействия 10-15сек.;

- стабильность электрических параметров;

- штамповкой фрезерованием;

- хорошее сцепление металла с диэлектриком;

- сохранение своих свойств в процессе изготовления и при последующем воздействии климатических факторов.

Стеклотекстолит является основным рекомендуемым материалом применяемым при изготовлении печатных плат.

Сравнительные характеристики материалов печатных плат приведены в таблице


Марка

матери

ала

Вид

матери

ала

Толщина

Рабочая

темпе-

ратура,

о С

Объемное удельное эл. сопротивление, Ом на метр

Область

приме-

нения

Фольги,

мкм

Материала

с фольгой, мм

ГФ-1-35 Гетинакс фольгированный 35 1.5; 2; 2.5 -60 +85

1010 -1012

Односторонние и двусторонние печатные платы
ГФ-2-35 35 1; 1.5; 2; 3 -60 +85
СФ-1-35

Стекло-текстолит

фольгированный

35 0.8; 1; 1.5 -60 +125

1010 -1012

СФ-2-35 35 2.5; 3 -60 +125
СТПА-2-5 5 1.5;2;3 -60 +160 1010 -1012

В качестве материала для печатной платы используем стеклотекстолит фольгированный марки СФ-1-35 так как изготовление платы производим полуаддитивным методом.

Припой

Припой – это специальный сплав предназначенный для создания прочного механического шва и получения надёжного электрического контакта с малым переходным сопротивлением. контакта. Припои в основном разделяются на два типа: легкоплавкие(>450С) и тугоплавкие (<450С). Припой необходимый для изготовления данного изделия должен соответствовать следующим условиям:

- легкоплавкость т.е. его температура плавления должна быть ниже температуры плавления самих материалов;

- обладать хорошей электропроводностью;

- приемлемая механическая прочность способная обеспечить надежное механическое соединение;

- достаточная смачиваемость поверхностей и растекаемость;

- при использовании припоя должна быть исключена возможность образования интерметаллических соединений;

- припой по возможности не должен содержать дефицитных компонентов;

- низкая себестоимость применяемого припоя;

Ниже в таблице рассмотрены сравнительные характеристики отдельных припоев.

Сравнительная характеристика припоев

Класси-

фикация

припоев

Марка

Темпиратура

плавления

Химический состав

Область

применения

Состав

Содержание

в %

Оловянно- свинцовые

ПОС40

183-238

олово

свинец

39-41

остальное

Лужение, пайка деталей и монтажных проводов, жгутов РЭА.
ПОС61 183-190

олово

свинец

59-61

остальное

Лужение, пайка(при ручном способе) выводов ЭРЭ, ИС и п/п-ых приборов.

Серебряные

ПСр1,5 273-280

олово

свинец

серебро

14-16

82-85

1.2-1.8

Лужение, пайка моточных изделий (потенциометров), реле.
ПСр2,5 295-300

олово

свинец

серебро

5-6

91-93

2.2-2.8

Лужение, пайка моточных изделий, пайка проводов.

Из выше перечисленных типов припоев наиболее оптимально использование припоя ПОС-61 соответствующего ГОСТ 21931-72.

Этот тип припоя представляет собой сплав Олово(61%)-Свинец(39%) характеризуется достаточной растекаемостью и смачиваемостью достаточной электропроводностью и хорошей прочностью. Также его отличает низкая температура плавления 190С и небольшое время пайки (не более 3 секунд).

Флюс

Этот материал необходим для защиты поверхностей соединяемых при пайке металлов от влияния окружающей среды способствующей их окислению. Использование флюса при пайке существенно повышает качество и долговечность соединения. Сравнительные характеристики флюсов приведены таблице.

При выборе флюса необходимо учитывать следующие условия:

- хорошая смачиваемость;

- более низкая температура плавления чем у припоя примерно на 50-100С;

- хорошая удаляемость флюса с поверхности;

- способность к растворению оксидной пленки;

- отсутствие химической активности;

- малая стоимость.

Сравнительная характеристика флюсов.

Группа

флюса

Марка флюса Химический состав Применяемые припои
составляющие Содержание, %

Некорро-

зийний,

неактиро-

ванный

ФКСп Канифоль сосновая марки А или В, спирт этиловый

10-60

90-40

Оловяно-свинцовые

серебрянные

ПСр 1,5

Некорро-

зийний,

слабоак-

тирован-

ный

ФКТ Канифоль сосновая, тетрабромид, дипелтела, спирт этиловый

20-50

0,05-0,1

79,95-19,9

Оловяно-свинцовые

Корро-

зийный

ЛТИ–120 Канифоль сосновая, диэтиламин, триэтаноламин, спирт этиловый

20-25

3-5

1-2

76-68

Оловяно-свинцовые

серебрянные

ПСр 1,5

На основе выше изложенных данных выбираем флюс ФКСп т.к. он отличается низкой химической активностью совместно с припоем марки ПОС обладает низкой стоимостью легко удаляется после применения.

1.4 Подготовка исходных данных для автоматизированного проектирования

Автоматизированное проектирование обладает большими преимуществами по сравнению с обычными методами проектирования. Но успешное проектирование с помощью ЭВМ-это выбор из массы всех возможных вариантов наиболее оптимального исходя из некоторого набора исходных данных.

Правильный выбор и расчет исходных данных (параметры печатного монтажа) во многом определяют качество технологичность и надежность печатного узла разработанного на основе этих данных. Подобные исходные параметры зависят от предполагаемых: типа устройства условий его будущей эксплуатации требований по надежности электрических параметров. Эти данные включают в себя:

- выбор шага координатной сетки;

- выбор допустимых отклонений конфигурации проводников и осей отверстий;

- номинальный диаметр отверстий;

- номинальная ширина проводников;

- номинальное расстояние между двумя проводниками;

- номинальный диаметр контактной площадки;

Первые два пункта исходных значений зависят от плотности монтажа РЭА на печатной плате.

Страницы: 1 2 3