Електроконструктивний розрахунок плати друкованої



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Електроконструктивний розрахунок плати друкованої



 

2.1.1 Початкові дані для розрахунку плати друкованої (ПД):

а) схема електрична принципова, яка визначає кількість елементів і характер зв'язків між ними, кількість і характер зовнішніх зв'язків, елементну базу;

б) технічні вимоги до конструкції: умови роботи, конструктивні обмеження, вимоги до типізації, уніфікації.

2.1.2 При розробці електричних з'єднань на основі ПД визначається:

а) конструктивно-технологічний тип ПД, її клас точності, матеріал основи;

б) площа, габарити, співвідношення сторін та розмірів ПД;

в) параметри елементів плати;

г) розміщення елементів;

д) малюнок друкованих провідників.

2.1.3 Вибираємо матеріал, з якого виготовлена ПД. Виходячи з частотних властивостей та умов експлуатації, в даному випадку раціонально прийняти склотекстоліт СФ-1-35-1,5 ГОСТ 10316-78.

2.1.4 Визначаємо габаритні розміри всіх елементів, які будуть знаходитись на ПД, і розраховуємо площі, які вони будуть займати. Результати розрахунків зведені в таблицю 2.1. Установчі площі та варіанти встановлення за ОСТ 4.040.080-81.

 

 

Таблиця 2.1 – Габаритно-встановочні розміри елементів

Вигляд Розмір, мм Площа елемента Sел., мм2 Кіль-кість, шт. Примітки
  3×7 R1…R5, R7…R13, VD1… VD6
  6×14 R6
  8×11 DA1
  2×10 C1…C3, C5…C7,C9, C18,C20,C22
    ø5 19,62 C10,С11,С13,C14
    ø10 78,5 С4,С8,C12, С15,С17,C19,C21
    ø12 113,04 VT1
  8×14   DD1  
    27×30   Tr1
  4×12 VR1

2.1.5 Після визначення установчих площ всіх груп елементів знайдемо загальну площу, що займається всіма елементами, за формулою:

 

Sзаг.ел.= Σ Sелементів (2.1)

 

Sзаг.ел.= 2641,03 (мм2)

2.1.6 Наступним етапом розраховуємо площу плати за формулою:

 

Sпл.=Sзаг.ел.s , (2.2)

 

де Кs - коефіцієнт заповнення площі плати, Кs= 0,5... 0,55.

Sпл.= 2641,03/0,5 = 5282,06 (мм2)

Всі лінійні розміри елементів плати та габаритні розміри повинні відповідати ГОСТ 25346-82 та ГОСТ 25347-82. Вибираємо плату розміром 85×65 мм. Тоді розмір вибраної плати:

Sплв= 85×65 = 5525 (мм2)

2.1.7 В залежності від габаритних розмірів ПД і допустимих відхилень лінійних розмірів елементів друкованого малюнку призначаємо платі перший клас точності за таблицею 12.6 [9].

2.1.8 За густиною ПД поділяють на три класи. В даному випадку вибираємо третій клас точності з великою густиною друкованого малюнку.

2.1.9 Розводка ПД проводиться відповідно до схеми електричної принципової. При розробці друкованого малюнку повинна виконуватися умова:

Sпл ≤ Sплв (2.3)

 

5282,06 < 5525

Умову виконано.

Виходячи із коштовності і дозволяючої можливості методу, плату виготовити хімічним способом, методом сіткографії. Із стандартного ряду таблиці 12.10 [9] приймаємо діаметр отворів 1,0 мм при діаметрі виводів елементів 0,8 мм, діаметр отворів 1,2 мм при діаметрі виводів 1 мм.

Допуски відхилень отворів друкованих провідників та контактних площадок від координатної сітки ± 0,1 мм.

2.1.10 Беручи до уваги, що густина струму в друкованому провіднику не більша ніж 20 А/мм2, визначаємо ширину друкованих провідників з рисунка 12.5 [9]. Приймаємо мінімальну ширину провідника 1 мм при товщині фольги 35 мкм.

В результаті розрахунку приймаємо:

- матеріал плати – склотекстоліт фольгований СФ-1-35-1,5

ГОСТ 10316-78;

- розміри плати – 85×65 мм;

- мінімальна ширина провідників – 0,5 мм;

- мінімальна відстань між провідниками – 1 мм.

2.2 Розрахунок транзисторного згладжуючого фільтра

 

Рисунок 1 – Схема транзисторного згладжуючого фільтра

Вихідні дані:

1) номінальне значення напруги на виході фільтра Uвих ;

2) допустимі межі зміни вихідної напруги в бік зменшення Uвих.min та збільшення Uвих.max ;

3) коефіцієнт зменшення аmin та збільшення аmax постійної складової вхідної напруги фільтра;

4) номінальний, мінімальний та максимальний струми навантаження Ін , Ін.min , Ін.max ;

5) коефіцієнти пульсацій вхідної Кп.вх та вихідної Кп.вих напруги;

6) частота пульсацій випрямленої напруги fп ;

7) максимальна температура оточуючого середовища tот.с.max ;

8) число фаз випрямляча m.

 

 

Таблиця 1 – Вихідні дані

Номер варіанту
Uвих , В
Uвих.min , В 10,8
Uвих.max , В 13,2
аmin , 0,9
аmax , 1,1
Ін , мА 2,0
Ін.min , мА 1,8
Ін.max , мА 2,2
Кп.вх , В 0,01
Кп.вих , В 0,001
fп , Гц
tот.с.max , ºС
m

 

 

Порядок розрахунку:

2.2.1 Визначаємо параметри транзистора VT1. Для цього приймаємо зміну струму бази транзистора ΔIБ при зміні струму навантаження від нуля до Ін.max. Зазвичай приймають ΔIБ = (0,1…0,15) мА. Тоді мінімальне значення коефіцієнта передачі струму транзистора для схеми з спільним емітером визначаємо з умови:

h21е ≥ Ін.max /ΔIБ (2.4)

 

h21е ≥ 2,2×10-3 /0,1×10-3 =22

Якщо знайдене значення h21е ≤ 30, то в схемі застосовують один транзистор; якщо h21е > 30, то в схемі застосовують декілька транзисторів.

2.2.2 Обираємо тип транзистора. При цьому повинна виконуватись умова

 

ІКmax ≥ Ін.max , (2.5)

 

де ІКmax – максимальний струм колектора обраного типу транзистора (таблиця 2)

10×10-3 ≥ 2,2×10-3

РКmax – максимально допустима потужність, що розсіюється на колекторі транзистора;

Rт – тепловий опір транзистора.

Таблиця 2 – Параметри малопотужних низькочастотних транзисторів

Тип транзистора С1213
ІКmax , мА
РКmax , мВт
Rт , ºС/Вт

 

Перевіримо відповідність вибраного транзистора до умови (2). Якщо умова не виконується, то необхідно обрати інший тип транзистора.

2.2.3 Визначаємо потужність, що розсіюється на колекторі транзистора VT1

 

РК = UКЕ × ІКmax , (2.6)

 

де UКЕ – падіння напруги на ділянці колектор-емітер транзистора VT1, яке приймається:

- для германієвих транзисторів UКЕ = (2…3) В;

- для кремнієвих транзисторів UКЕ = (3…5) В.

РК = 4 ×10×10-3=40×10-3 (Вт)

2.2.4 Необхідно, щоб виконувалась умова:

 

РКmax > РК , (2.7)

 

де РКmax – максимально допустима потужність, що розсіюється на колекторі вибраного транзистора (таблиця 2). Якщо умова не виконується, то необхідно обрати інший тип транзистора.

150×10-3>40×10-3

2.2.5 Визначаємо необхідності застосування тепловідводу для транзистора VT1. Попередньо знаходимо максимально допустиму потужність, що розсіюється на колекторі вибраного транзистора без тепловідводу

 

РКmax доп = (Тпер.max – tот.с.max) / Rт , (2.8)

 

де Тпер.max – максимальна температура колекторного переходу вибраного транзистора:

- для германієвих транзисторів Тпер.max = 85 ºС;

- для кремнієвих транзисторів Тпер.max = (120…150) ºС;

Rт – тепловий опір транзистора (таблиця 2).

РКmax доп = (150 – 20) / 150=0,87 (Вт)

Якщо виконується умова:

РКmax доп > РКmax , (2.9)

 

0,87 ≠ 150×10-3

то необхідно застосувати радіатор в якості тепловідводу для транзистора.

2.2.6 Визначаємо величину внутрішнього опору випрямляча r0

 

r0 ≈ [(0,15…0,3)×Uвих] / Ін.max (2.10)

 

r0 ≈ [0,2×12] / 2,2×10-3=1,09 ×103 (Ом)

2.2.7 Визначаємо номінальне значення напруги на вході фільтра Евх при роботі випрямляча в режимі холостого ходу

 

, (2.11)

 

де UБЕ – напруга на базі транзистора VT1, UБЕ = (0,2…0,5) В.

(В)

2.2.8 Визначаємо номінальне значення напруги на вході фільтра при роботі випрямляча під навантаженням (при струмі Ін)

 

Uвх = Евх – (Ін × r0) (2.12)

 

Uвх = 19.15 – (2×10-3× 1,09×103)=16,97 (В)

2.2.9 Визначаємо необхідне співвідношення плечей подільника напруги R1, R2

 

n = R2 / (R1 + R2) = (Uвих + UБЕ) / Uвх (2.13)

n = 220 / (82 + 220) = (12 + 0,3) / 16,97=0,73

2.2.10 Розраховуємо струм навантаження фільтра , при якому на колекторі транзистора VT1 розсіюється максимально допустима потужність

 

(2.14)

 

(А)

2.2.11 Уточнюємо значення максимально допустимої потужності РКmax , що розсіюється на колекторі транзистора VT1

 

, (2.15)

 

де ін.max приймають:

 

- якщо , то ін.max = Ін.max ;

 

- якщо , то ін.max = .

 

(Вт)

2.2.12 Визначаємо максимальне значення напруги колектора транзистора VT1

 

(2.16)

 

(В)

2.2.13 Розраховуємо максимальну потужність на вході фільтра

 

(2.17)

 

(Вт)

2.2.14 Визначаємо опори подільника напруги R1, R2. Для цього розраховуємо струм через резистор R1

ІR1 ≈ 10 × ІБmax , (2.18)

 

ІR1 ≈ 10 × 0,45×10-3=4,5×10-3 (А)

де ІБmax – максимальний струм бази транзистора VT1, який визначаємо за формулою:

ІБmax = ІКmax / h21е (2.19)

 

ІБmax = 10×10-3 / 22=0,45×10-3 (А)

Тоді

(2.20)

 

(Ом)

 

(2.21)

 

(Ом)

Стандартні значення R1, R2 обираємо по шкалі номінальних значень опорів резисторів.

2.2.15 Знаходимо ємність конденсатора С1 в колі бази транзистора за формулою:

 

, (2.22)

 

де m – число фаз випрямляча (таблиця 1);

КU – коефіцієнт підсилення по напрузі транзистора; для малопотужних кремнієвих транзисторів КU = 1200…1300.

(Ф)

Обираємо стандартний тип конденсатора С1.

2.2.16 Обираємо ємність конденсатора С2 в межах С2 = (50…100) мкФ. Обираємо стандартний тип конденсатора С2=100×10-6 Ф.

2.2.17 Знаходимо амплітуду пульсацій напруги на виході фільтра

 

(2.23)

 

(В)

Необхідно, щоб виконувалась умова:

 

(2.24)

 

2.2.18 Визначаємо коефіцієнт корисної дії фільтра:

 

ŋ = (Uвих / Uвх)×100% (2.25)

ŋ = (10,8 / 16,97)×100%=63,64

В результаті розрахунку було обрано тип транзистора та визначено параметри елементів схеми:

КТ203 - VT1– тип транзистора;

0,994×103 - R1 – опір резистора;

0,7×103 - R2 – опір резистора;

1×10-3 - C1– ємність конденсатора;

100×10-6 - C2 – ємність конденсатора;

63,64 - ŋ – коефіцієнт корисної дії фільтра.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.227.235.216 (0.017 с.)