Реферат: Разработка микроблока питания

                            ВВЕДЕНИЕ

     Для выхода нашей станы из экономическогокризиса  необходимо

повышение темпови эффективности развития экономики на базе уско-

рениянаучно-технического прогресса, техническое перевооружение и

реконструкция производства, интенсивное использование созданного

производственногопотенциала,  совершенствование системыуправле-

ния,хозяйственного  механизма  и достижение на этой основе даль-

нейшего подъемаблагосостояния народа. Исходя из этого необходимо

на основепроведения единой технической политики во всех отраслях

народногохозяйства ускорить техническое перевооружение  произ-

водства,широко  внедрять  прогрессивную технику  и  технологию,

обеспечивающиеповышение производительности труда и качество про-

дукции.Необходимо  обеспечить создание и выпускновых видов при-

боров ирадиоэлектронной аппаратуры, основанных на широком приме-

нениимикроэлектроники.

     В настоящее время этап развитиямикроэлектроники  и  аппара-

тостроенияна  ее основе  можно назвать этапоминтегральных схем

(ИС).

     Интегральные схемы, являясь основнойэлементной базой микро-

электроники,позволяют реализовать подавляющее большинство функ-

цийрадиоаппаратуры.

     Микрокомпоненты, применяемыесовместно  с  ИС, должны  быть

совместимыми сними по конструкции, технологии и уровню надежнос-

ти. В некоторыхслучаях оправдано применение гибридных интеграль-

ных схем (ГИС).Это объясняется следующими обстоятельствами:

     Технология ГИС проста и требует меньших,чем полупроводнико-

вая технологиязатрат на оборудование и помещения.

     Технологию ГИС  можно рассматривать  как  перспективную по

сравнению с   существующей технологией  многослойного  печатного

монтажа.

     Пассивную часть ГИС изготавливают наотдельной подложке, что

позволяетдостигать высокого качества пассивных элементов при не-

обходимостисоздавать прецизионные ГИС.

     Основной проблемой при созданиимикроэлектронной  аппаратуры

(МЭА) являетсявыбор конструкции, а также:

     -обеспечение теплового режима;

     — обеспечение надежности;

     — обеспечение компоновки и соединений;

     — снижение стоимости МЭА.


     При проектировании конкретного образца МЭАдолжны учитывать-

ся:

     — назначение и область применения  МЭА;

     — заданные электрические характеристики;

     — условия эксплуатации,  определяющие  степень воздействия

внешней среды;

     — требования  к конструкции (надежность,  ремонтопригодность,

масса, габариты,тепловые режимы);

     — технико-экономические характеристики(стоимость, техноло-

гичностьизготовления).

     Основным средством  миниатюризации устройств является их ин-

тегральноеисполнение.  В силовых устройствахинтеграция — это  в

первую очередьобъединение бескорпусных силовых полупроводниковых

приборов в общемкорпусе. Примером такого силового устройства яв-

ляетсяразрабатываемый  силовой  микромодуль вторичного источника

питания.

     Наряду с ГИС применяются малогабаритныесборки, состоящие из

силовыхтранзисторов и диодов.

     В основу проектирования силового микромодуля заложены сов-

ременныетенденции конструирования ВИП на базе  микроэлектронной

технологии ихизготовления.

.

                   АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

     Анализируя задание на дипломноепроектирование,  видно,  что

модульиспользуется как составная часть изделия. Наличие при экс-

плуатации изделиявлажности до 93%  требует предусмотретьзащиту

радиоэлементов ипечатных плат путем герметизации модуля, а также

пропиткой изаливкой.  Так в частности трансформаторпреобразова-

телязаливается  .  Герметизация модуля обеспечивается с помощью

резиновойпрокладки по периметру между крышкой и корпусом. Наибо-

лее сложным  вопросом является обеспечение нормального теплового

режима приэксплуатации в диапазоне температур  — 40-60 5o  0С.

     Основное влияние  температуры будет сказываться на радиоэле-

менты и особенноверхний предел температуры +60 5o 0 С. С этой  целью

выбор элементнойбазы произведен исключительно по техническим ус-

ловиям иГОСТам,  что исключает ошибки в выбореэлементной  базы.

Всевыбранные  радиоэлементы  обеспечивают предельные температуры

эксплуатации.Такой режим достигается благодаря особенности конс-

трукции.Особенность заключается в том, что большинство теплонаг-

руженныхэлементов имеют хороший тепловой контакт на корпус моду-

ля. Так,  например, трансформатор преобразователя  находится  в

гнездекорпуса.  Корпус выполнен из материалаД16, обладающим хо-

рошейтеплопроводностью, а для большего уменьшения теплового соп-

ротивления, тамгде это необходимо,  применяется  теплопроводящая

паста КНТ-8.  Все это позволяет спроектировать модуль в заданных

габаритах.

     Механические нагрузки на модуль довольнозначительные,  т.к.

он эксплуатируетсяв изделии устанавливаемом на подвижных объек-

тах Однако,  вся конструкция модуля и его элементовотвечают тре-

бованиям вибро- иударной устойчивости, заданной в ТЗ.

     Исходя из вышеизложенного,  можно  утверждать, что  модуль

обеспечит заданнуюнадежность P(t)=0,9 при t=5000. Проведенный в

дальнейшемрасчет  надежности  должен показать правильность выб-

ранной элементнойбазы и самой конструкции  модуля.  При меньшем

расчетномзначении  надежности  потребуется пересмотр элементной

базы вариантов испособов охлаждения и возможно всей конструкции

модуля.

     Так, применение   бескорпусных    транзисторов    2Т3642Б-2,

2Т376Б1-2,2Т397А-2  и  др.,  атакже пленочных резисторов R1-12,

особоезначение  приобретает  полная и  тщательная  герметизация

всего корпуса.


                   НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

     Проблема создания экономичных,  надежных, малогабаритных ис-

точниковэлектрической энергии для питания современных радоэлект-

ронных устройствстановится все более актуальной.

     Этой проблемой заняты специалисты всехстран мира

     Большое внимание уделяется и повышению КПДвторичных источни-

ков питания, т.к.количество их возрастает вместе с теми устройс-

твами, где  они используются.  Одновременно растут требования и к

стабильностипитающей напряжения РЭА.

     Поэтому правильный  выбор схемы блока питания играет большую

роль в получениивысокого КПД.

     С этой целью была выбрана схема микромодуля питания с широ-

ко-импульсноймодуляцией.

     Блок питания  обеспечивает стабилизацию выходногонапряжения

с одновременнойфильтрацией низкочастотных составляющих входного

напряжения.

     Входное напряжение может изменяться от 20до 30 В,  а выход-

ноенапряжение  при  всех дестабилизирующих  факторах(изменение

входногонапряжения, температуры окружающей среды, тока нагрузки)

изменяется впределах 25 7+ 01,25 В.

     В основу регулирования заложенстабилизированный  преобразо-

ватель с  широтно-импульсной  модуляцией. Микромодуль включает в

себя входной  фильтр, схему  управления,  промежуточный каскад,

трансформаторныйпреобразователь, выпрямитель, выходной сглажива-

ющий фильтр.  Входной фильтр состоит из конденсаторов  С 418 0… С 424,

дросселя Др1  и обеспечивает подавление пульсаций рабочейчастоты

преобразователя,а также обеспечивает непрохождение ВЧ пульсаций

бортсети ввыходную цепь.

     Микромодуль состоит из двух силовыхтоковых ключей на  тран-

зисторахТ 413 0, Т 414 0, Т 417 0… Т 426 0   и  транзисторов  Т 415 0, Т 416 0, Т 427 0… Т 436,

трансформатораТр2.  РезисторыR 446 0,R 447 0,R 448 0,R 449 0обеспечивают необ-

ходимый режимтоковых ключей.

     Микромодуль осуществляет необходимуютрансформацию напряжения

и при  необходимости может произвести гальваническуюразвязку вы-

ходногонапряжения.

     Выпрямление переменного  прямоугольного  напряжения осущест-

вляется диодамиVD 412 0...VD 419 0, включенных по схеме со средней точ-


кой вторичнойобмотки трансформатора. Диоды VD 420 0,VD 421  0и конденса-

торС 441 0 позволяют получить требуемую форму выходного  выпрямлен-

ного напряжения вмомент переключения диодов выпрямителя.

     Сглаживающий выходной фильтр состоит издвух последовательно

включенныхГ-образных LC-фильтров. Первый фильтр состоит из нако-

пительногодросселя 4  0Др 43 0 и конденсаторовС 442 0… С 451 0, второй  -  из

дросселяДр 44  0и конденсаторов С 452 0… С 457 0.  Первый фильтр производит

преобразованиеширотно-модулированных импульсов в постоянное нап-

ряжение. Второй  фильтр является фильтром подавлениярадиопомех и

обеспечиваетполучение заданных пульсаций выходного напряжения.

     Схема управления  выполнена по гибридно-пленочной технологии

и включает в себязадающий генератор  (ЗГ)  на инверторах  У 41.1 0,

У 41.2 0, 4 0У 41.3 0 и элементах R 49 0, 4   0R 410 0, 4 0C 46 0; генератор коротких 4  0импульсов

наУ 42.1 0, 4  0У 41.4 0, 4 0У 42.2 0; генератор пилы на элементах VT 46 0,R 416 0, C 412 0;

ШИМ-модуляторна  усилителе постоянного тока (УПТ)У 416 0;  раздели-

тель каналов натриггере У 43.1 0;  два (почислу  каналов)  выходных

каскада 4 0на У 42.3 0, VT 47 0, VT 48 0,R 417 0, 4  0R 418 0, 4 0R 419 0, 4  0R 424 0, 4 0R 422 0, 4  0C 48 0, 4 0C 49  0- пер-

вый канал;  У 42.4 0, 4   0T 49 0, 4   0T 410 0, 4   0R 420 0, 4 0R 425 0, 4  0R 421 0,R 423 0, 4  0R 427 0, 4 0C 410 0, 4  0C 411 0 -

второйканал;  узел  защиты от  короткого  замыкания в нагрузке

(У 43.2 0,У 47.1 0, 4  0У 47.2 0, 4 0У 48.1 0, 4  0У 48.2 0, 4 0R 428 0, 4  0R 429 0, 4 0R 430 0, 4  0R 432 0, 4 0R 433 0, 4  0R 436 0, 4 0R 437 0,

VD 48 0, 4 0VD 49 0, 4  0C 415 0, 4 0C 417 0) и вспомогательные цепи питания схемы управле-

ния.

     Первый линейный  стабилизатор параметрического типа осущест-

вляет питание логическихэлементов У 41 0, 4  0У 42 0, 4 0У 43 0.

     Второй линейный стабилизаторпараметрического типа обеспечи-

вает питанием +12В и +6 В УПТ (У 46 0).

     Дополнительно в схему управления входитузел гашения,  обес-

печивающий сбросмагнитной энергии  промежуточного  усилительного

каскада и темсамым позволяющий получить требуемую форму выходных

импульсов этогокаскада.

     Промежуточный усилительный  каскад выходных сигналов по току

схемы управленияи согласование по уровню. Он включает в себя ак-

тивныеэлементы 4  0VT 411 0, 4   0VT 412 0, 4 0трансформатор Тр1 с вторичной обмот-

кой.

     Схема работает  следующим образом:  при повышении выходного

напряжения навход УПТ через резистивный делитель R 450 0, 4 0R 434 0, 4  0R 435 0 и

R 431 0поступает повышенное напряжение. Пилообразное напряжение, на-

ложенное напостоянное напряжение делителя, сравнивается с опор-

ным. На выходеУПТ образуются импульсы,  более узкие чемэто было

было до этогомомента. В каждом канале суженные импульсы проходят


на выходпромежуточного каскада, а с него поступают на вход токо-

вых ключей.Токовые ключи меньшее время будут находиться в откры-

томсостоянии.  На накопительный фильтрпоступают более узкие им-

пульсы.Накопительный фильтр производит сглаживание по  среднему

значению,поэтому  выходное  напряжение начинает  уменьшаться  и

стремится ксвоему нормальному значению.

.

                 Обоснование и выборконструкции

                     микроблока питания РЭА

     Микроблок является принципиально новымвидом конструктивного

исполнениямикроэлектронной аппаратуры повышенной  надежности  и

высокогоуровня  интеграции,  перспективным направлением в конс-

труировании РЭАразличного назначения,  являющимся  дальнейшим и

более гибкимразвитием методов гибридной микроэлектроники.

     Анализ радиоаппаратуры показал,  что вторичные источники пи-

тания в  большинстве случаев  создаются  на дискретных корпусных

элементах, в товремя как остальная аппаратурная часть  строится

на интегральнойэлементной базе.

     Результатом такого подхода явилосьто,  что объем  и  масса

вторичныхисточников  питания  составляет до 40-50%  аппаратурной

части РЭА.

     Во многих случаях эти проблемы вызванынесовершенством конс-

трукции вторичныхисточников питания и устройств, отводящих от них

тепло. Эти  причины сдерживают  внедрение  интегральных методов

проектированиясиловых устройств и дальнейшее уменьшение их масс

и габаритов.  Общеизвестно, что объемные конструкции блоковпита-

ния обладаютзначительным температурным сопротивлением от их ис-

точника до  его стока. Кроме того корпусные активные и пассивные

элементы схемытакже обладают  большим  тепловым сопротивлением,

что в  свою очередь  требует  дополнительного  увеличения объема

конструкции иохлаждающей поверхности.

     Тепловой поток  от источника тепла до его стока определяется

из выражения:

                             t 41 0 — t 42

                         Q =──── 4─── 0 ,

                               7S 0 R 4т

   где Q - тепловой поток;

       t 41 0 — допустимая  рабочая температура элементов схемы по ТУ;

       t 42 0 — температураокружающей среды;

       7S 0 R 4т 0-  суммарное тепловое сопротивление от источника тепла

             до его стока.

                      R 4т 0 =R 4iт 0 + R 4тс 0 + R 4тт

.

    Тепловое сопротивление конструкцииопределяется из выражения:

                                l

                          R 4т 0 =──── ,

                                7l 0 S

     где l — расстояние от источника тепла доего стока;

          7l 0 — теплопроводность;

         S — окружающая поверхность;

     Из выражения видно,  что конструкция силового модуля должна

обладать:

     кратчайшим расстоянием от источника тепладо его стока

(l должно бытьминимальным);

     максимальной площадью  окружающей поверхности (S должно быть

максимальным);

     материал теплоотвода  должен обладать максимальной теплопро-

водностью( 7l 0 должно быть максимальным).

     Наиболее полно  этим требованиям отвечает конструкция изде-

лия, котораяобладает:

     — максимальной площадью поверхности приодновременном умень-

шении ее объема;

     — применением  активных элементов с малым тепловым сопротив-

лением, т.е.необходимо применить бескорпусные элементы;

     — применением  конструкции малокорпусных  или  бескорпусных

пассивныхэлементов (трансформаторы, дроссели);

     — применением алюминия,  меди, окиси бериллия, керамики 22ХС

и им подобныхматериалов.

     Кроме того,  такие конструкции обладают минимальнойматериа-

лоемкостью,максимальной простотой монтажа, улучшенными электри-

ческимипараметрами.

.

                      КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

                   ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ МИКРОМОДУЛЯ

     Конструкторско-технологическая проблемаминиатюризации сило-

выхустройств  заключается  в необходимости создавать и применять

специальныебескорпусные полупроводниковые приборы и  микросхемы,

специальныенамоточные  детали  и особые методы конструирования,

обеспечивающиеплотную упаковку элементов и низкое внутренне те-

пловоесопротивление конструкции.

     На дюралюминиевой  подложке МСБ (l 43 0=4 мм, 190х130; 7

 7l 0=170 Вт/м град) расположены дроссели диаметром 36 мм, мощностью

2,8 Вт;  диоды диаметром 14 мм и мощностью 1,6 Вткаждый;  транс-

форматордиаметром 55 мм, мощностью 1,85 Вт; 10 транзисторов диа-

метром 10  мм; мощностью  по 0,83 Вт каждый,  крепятся на медной

пластине размером55х67х2,7 мм.

     Применение бескорпусных приборовпозволяет  уменьшить  объем

конструкциии  довести  его до  величины  полностью определяемой

энергетическимисоотношениями и условиями охлаждения.

     В нашем случае  мы рассматриваем тепловойрасчет микроузла,

который позволяетнам определить картину температурного поля ГИС

с помощью расчетатепловых режимов и взаимовлияния элементов.

     Примем условные обозначения:

     W 4i 0     — удельная мощность рассеивания элемента,Вт/см 52 0;

     W 4i max 0 — максимальнаяудельная мощность рассеивания  элемен-

              та, Вт/см 52 0;

      7DQ 0     — допустимая абсолютная погрешностьперегрева,  5o 0С;

      7l 0      — теплопроводность подложки, Вт/м — град;

     l 43 0     — толщина подложки, нм;

     R 4k 0     — контактное тепловое сопротивление,м 52 0 град/Вт;

     Z 4o 0     — эквивалентный радиус тепла, мм;

     r 4o 0     — эквивалентный радиус источника тепла,мм;

     P 4i 0     — мощность источника тепла, Вт;

     S 4i 0     — площадь поверхности источника,мм 52 0;

.

              РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯИСТОЧНИКА ТЕПЛА

     Экивалентный радиус подложки

                           Z 4o 0= 90мм;

     Эквивалентный радиус источника теплаr 4o 0=7 мм;

     Критериальную величину рассчитываем поформуле:

                  7|\\\\

         7|\    / 0 1 77 0Z 4o 52

     j= 7? 0 B 4i 7 0= 7  / 0─────────     ;

               7? 0   R 4k 77l7 0l 4з

              7|\\\\\\\

             7/ 01 77 0(9 77 010 5-2 0) 52

     j =  7 / 0 ────────────────  = 3,5; где R 4k 0 =10 5-3 0,

           7? 0  4 77 010 5-3 77 0170 77 010 5-3

     B 4i 0 — критерий Био;

     j  — критериальная величина.

     Для нахождения  критерия 7  f 0 необходимо определить отношение

r/Z 4o 0.

     Определяем функцию   7f 0(r/Z 4o,j 0) потаблице;

                       Y(r/Z 4o,j 0)=0,5064

     При r=r 4o 0  определяем тепловой коэффициент F(r 4o 0);  отношение

r/Z 4o,j 0=0,7/9,0=0,078

                                1

                       F(r 4o 0)=───── Y(r/Z 4o 0,r/Z 4o,j 0)

                             2l 43 77l

                       F(r 4o 0) =0,37 град/Вт

     Температура в точке r=r 4o 0составляет


                      t(r 4o 0) 77 0t 4c 0 =P 77 0F(r 4o 0)

                       t(r 4o 0) =  70,6 град

     t 4c 0 принимается равнойt 5o 0 устройства и равно 70 5o 0.

     Рассчитываем коэффициентF(r/Z 4o 0) для следующих точек:

                      r/Z 4o 0=0,2;0,3;0,6;1.

     Из таблиц находим функцию Y для этихточек:

                  Y(0,2)=0,228   Y(0,6)=0,0376

                   Y(0,3)=0,136   Y(1)=0,0158

     Тепловые коэффициенты равны:

                   F(0,2)=0,17     F(0,3)=0,10

                   F(0,6)=0,03     F(1,0)=0,012

     Перегревы в этих точках составляют:

                   7Q 0(0,2)=0,27 7  Q 0(0,6)=0,048

                   7Q 0(0,3)=0,16 7  Q 0(1,0)=0,02

     Вокруг каждого  источника делаем  окантовку  — зону влияния

элементов.

              2.1.2 РАСЧЕТ ВЗАИМОВЛИЯНИЯЭЛЕМЕНТОВ

     Для каждого i-того источника тепларассчитывается влияние на

близлежащиек  центру этого источника точки y-х элементов схемы,

которые хотя бычастично заключены в области прямоугольника i-то-

го элемента.

     Температура любой точки поверхности  основания определяется

по формуле:

        K 4i 77 0W 4i 7 {

      7Q 4i 0=─ 4─ 0─── 7 2e 0(q 41 0r 41 0) + Sign 7 0q 42 77e 0(q 42 0r 41 0) + Signr 42 77e 0(q 41 0r 42 0) +

                7[  4         7              4    7 }

                 + Signq 42 77 0Signr 42 77e 0(q 42 0r 42 0) 72

                                          7]


     q 41 0 = 7d 41 5' 0 + │x 4o 0│ 7        0r 41 0 = 7d 42 0' + │y 4o 0│

     q 42 0 = 7d 42 0' - 7  0│x 4o 0│ 7      4  7  0r 42 0 = 7d 42 0' — │y 4o 0│

     q 4o 0 = min{q 41 0r}            max{q 41 0r}

                           K =────────── ,

                                  q 4c

                7D 01  7             D 02

     где  7d 41 5' 0= ───    и  7d 42 0'= ────

               l 43               0l 43

      7D 01  7 0и 7  D 02  — размеры источника тепла;

     К 4к 0  — коэффициент качества конструкции;

         l 43

     К 4к 0= ── .

          7l

     X 4o 0, Y 4o 0 — безразмерныекоординаты точки,  в которой определяется

перегрев всистеме координат,  центр которойсовпадает с  центром

i-того элемента,а оси /1-6/ сторонам i-того элемента;

     x 4o 0 = x 4o 0 /l 4 3

      7e 0(q 41 0r) = 7e 41 0(q 4o 0) —  7e 42 0(q 4o 0k)

     7e 41 0(q 4o 0) 7  0и 7  e 42 0(q 4o 0k) даны втаблице.

     Определим перегрев 7  Q 41-2 0  в ближайшей тоске влияния дросселя

(элемента 2) натранзистор (элемент 1).

                 7d 41 5' 0= 27,5 / 4 7          0х 4о 0 = 4,75

                 7d 42 0' = 33,5/ 4 4          0у 4о 0 = 0

                q 41 0 = 11,65        7      4  7  0r 41 0 =8,4

                q 42 0 = 2,15       7      0  4  7  0r 42 0 = 8,4

                К 41 0 = 1,4               4   0К 43 0 = 1,4

                К 42  0= 4,0                4  0К 44 0= 4,0


      7e 0(q 41 0;r 41 0) = 1

      7e 0(q 42 0;r 42 0) = 0,9726

      7e 0(q 41 0;r 42 0) = 1

      7e 0(q 42 0;r 42 0) = 0,9726

      7Q 41-2 0 = 0,197

     Перегрев в ближайшей точке влияниядросселя (элемент  2)  на

диод (элемент 3)

      7Q 43-2 0=0,00003

     Для остальных элементов:

     Диод (элемент 3) 7              Q 41-3 0 =6 77 010 5-3 0   натранзистор

     Стабилитрон (элемент 5) 7       Q 41-5 0 =6 77 010 5-3 0   (элемент 1)

     Транзистор (элемент 1) 7        Q 42-1 0 =3 77 010 5-4 0     надроссель

     Диод (элемент 3) 7              Q 42-3 0 =6,63 77 010 5-2 0 (элемент 2)

     Трансформатор (элемент 4) 7     Q 42-4 0 = 4 77 010 5-4

     Стабилитрон (элемент 5) 7       Q 42-5 0 =3 77 010 5-6

     Транзистор (элемент 1) 7        Q 43-1 0 = 0          на диод

     Трансформатор (элемент 4) 7     Q 43-4 0 =1,6 77 010 5-2 0  (элемент 3)

     Дроссель (элемент 2) 7          Q 44-2 0 =7 77 010 5-6 0    натрансформа-

     Стабилитрон (элемент 5) 7       Q 44-5 0 =1,47 77 010 5-3 0 тор (эл. 4)

     Транзистор (элемент 1) 7        Q 45-1 0 =7,8 77 010 5-5 0   на

     Дроссель (элемент 2) 7          Q 45-2 0 = 7 77 010 5-4 0     стабилитрон

     Диод (элемент 3) 7              Q 0  45-3 0 =4,44 77 010 5-2 0  (элемент 5)

     Трансформатор (элемент 4) 7     Q 0  45-4 0 =4,44 77 010 5-2

.

                РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ПЕРЕГРЕВОВЭЛЕМЕНТОВ

     Определяем безразмерные параметрыэлементов схемы:

           min( 7D 01i, 7D 0 2i)        4 0    max( 7D 01i, 7D 0 2i)

     q 4oi 0=────────────    и   K 4i 0= ────────────

              l 43 0                   min( 7D 01i, 7D 0 2i)

     Удельная мощность рассеивания элементовравна

                          W 4i 0 =P 4i  0/ S 4i

     Перегрев элементов под действиемрассеиваемой мощности:

                        7Q 0 4i 0 = 4 0K 4k 77 0W 4i 77e 0 (q 4oi 0,k)

     Собственный перегрев состоит из перегреваэлемента и  перег-

рева клея

                          7Q 0 4ni 0 =  7 Q 0  4i 7  0+  7Q 0 4кл

     Для транзисторов:   q 4о 0 4т 0=6,875 4   0K 4т 0=1,2

     Для трансформатора: 4 0q 4о 0  4тр 0=6,875 4   0K 4тр 0=1,0

     Для диода: 4          0 q 4о 0 4д 0=1,75 4    0K 4д 0=1,0

     Для дросселя: 4       0 q 4о 0 4др 0=4,5 4   0  K 4др 0=1,0

        7e 0 41 0(q 4о 0  4т 0)=0,9999 4   0  4  0   7e 0 41 0(q 4о 0  4др 0)=0,99930

        7e 0  42 0(q 4о 0 4тр 0)=0,999952 4  0   7e 0 41 0(q 4о 0  4д 0)=0,86863

        7e 42 0(q 4о 0 4т 0 K 4т 0) = 0 4   0    7e 42 0(q 4о 0  4др 0K 4др 0)=0,0008

        7e 42 0(q 4о 0 4тр 0 K 4т 0) = 4,5 4  0  7e 42 0(q 4о 0  4д 0K 4д 0)=0,05077


       K 4k 0 =0,22 77 010 5-4 0 м 52 0 град/Вт

       W 4т 5  0= 5 00,224 5  0Вт/см 52

       W 4др 0= 5 00,28 5  0 Вт/см 52

       W 4тр 0= 5 00,08 5  0 Вт/см 52

       W 4т 5  0= 5 01,02  Вт/см 52

      Перегрев элемента под действием рассеиваемоймощности:

                          7Q 4т 0 = 0,5 77 010 5-5

                          7Q 4др 0= 0,6 77 010 5-5

                          7Q 4тр 0= 5  00,176 77 010 5-5

                          7Q 4д 0 = 5  02,2 77 010 5-5

     Собственный перегрев элемента:

                          7Q 4нт 0 = 0,20955

                          7Q 4нтр 0= 0,60002

                          7Q 4нд 0 = 2,12602

                          7Q 4ндр 0= 8,4006

          2.1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНЫХ ПЕРЕГРЕВОВЭЛЕМЕНТОВ

     Полный перегрев  элемента равен сумме собственного перегрева

и перегревов,вызванных влиянием остальных элементов схемы.

     Температура элементов с учетом влияниядругих элементов сос-

тавит:

                         t 4i 0 = t 4oc  0+ 7Q 4ni

   t 41 0=70,46 5o 0C,t 42 0=78,50 5o 0C, t 43 0=72,14 5o 0C,t 44 0=72,14 5o 0C, 4 0t 45 0=70,80 5o 0C

.

 ш1

     Температура элементов                   таблица

┌────────┬─────────────────────────────────────────────────────┐

│Источник│       Элемент, на который влияет                    │

│влияния├──────────┬──────────┬──────────┬─────────┬──────────┤

│        │     1   │    2     │  7   0 3    │    4   │     5    │

├────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────┼──────────┤

│   1   │ 0,20     │ 5 00,3 77 010 5-3 0 │    -    │    -   │0,156 77 010 5-3 0│

│   2   │ 0,197    │ 8,40   7  0 │ 0,3 77 010 5-4 0 │0,7 77 010 5-4 0│0,14 77 010 5-2 7 0│

│   3   │ 0,006    │0,076    │ 2,126    │ 0,016   │0,0888    │

│   4   │  -       │0,4 77 010 5-3 0 │ 0,016    │ 2,126   │0,8888    │

│   5   │ 0,6 10 5-3 0 │0,3 77 010 5-5 0 │0,1 77 010 5-5 0 │ 0,1 77 010 5-5 0│0,60      │

├────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────┼──────────┤

│ Итого  │ 0,457    │ 8,477    │ 2,142    │ 2,142   │ 0,779    │

└────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────────┴──────────┘

 ш0

.

              КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ПЕЧАТНОЙПЛАТЫ

     Материалы, используемые  в качестве  оснований для печатных

плат (ПП),  должны обладать совокупностью определенныхсвойств. К

их числу  относятся высокие электроизоляционныесвойства,  доста-

точнаямеханическая прочность и др.  Все этисвойства должны быть

стабильными привоздействии агрессивных сред и изменяющихся усло-

вий. Крометого,  материал платы должен обладатьхорошей сцепляе-

мостью стокопроводящим покрытием, минимальным короблением в про-

цессепроизводства и эксплуатации.  Если платыизготавливаются из

листовогоматериала,  то  последний должен допускать возможность

обработкирезанием и штамповкой.

     В качестве материала  ПП используем листовойфольгированный

материал — стеклотекстолит фольгированный  марки     СФ 2-50-2,0

ГОСТ 10316-70.

     Выбор данного материала объясняется назначениеми  условиями

работымикромодуля.  Печатные  платы из  стеклотекстолита имеют

нужнуюустойчивость к механическим, вибрационным,  климатическим

воздействиям посравнению с платами из гетинакса. Физико-механи-

ческие иэлектрические свойства сведены в таблицу

                                                  Таблица 2

          Физико-механические свойствастеклотекстолита

┌─────────────────────────────────────────────────────┬─────────┐

│             Показатели                              │ СФ-2   │

├─────────────────────────────────────────────────────┼─────────┤

│1.Плотностьс фольгой, г/см 52 0                         │ 1,9-2,9│

│2.Пределпрочности на растяжение, кг/см 52 0             │  2000  │

│3.Удельноеповерхностное электрическое сопротивление,│  10 510 0   │

│                                                Ом  │         │

│4.Тангенсугла диэлектрических потерь при частоте   │   0,07  │

│                                              10 56 0Гц │        │

│5.Диэлектрическаяпроницаемость                     │    6    │

└─────────────────────────────────────────────────────┴─────────┘

     Размеры плат  не рекомендуется  брать  более 240х360 мм при

обычных и 120х180мм при малогабаритных деталях.  Это  связано с

тем, что  при больших габаритных размерах ПП увеличивается длина

печатногопроводника, чем снижается его прочность, снижается сила


сцепленияпечатного  проводника  с изоляционным материалом,  что

требуется затемдополнительное сцепление путем предусмотрения до-

полнителныхконтактных площадок и отверстий. Из-за этого увеличи-

ваются паразитныесвязи,  что неблагоприятно сказывается напара-

метры устройства(помехи,  пульсации, паразитные связи,наводки и

т.д.).Одновременно  снижается  механическая жесткость  печатной

платы.

     Для устранения этого эффектарекомендуется  и  целесообразно

более квадратнаяи прямоугольная форма (рекомендуемое соотношение

сторон по ОСТ4ГО.070.011 — 1:1; 1:2; 2:3; 2:5).

     Платы всех размеров  рекомендуется  выполнять с плотностью

монтажа,соответствующей классу А.  К этому классуотносятся пла-

ты, у  которых ширина проводников и расстояние междуними в узких

местах находятсяв пределах 0,5-0,6 мм.

     Принимается площадь всех элементов 80,6см 52 0,  а коэффициенты

плотности монтажаравным 0,7,  получаем максимальнуюплощадь  пе-

чатной платыравной 116 см 52 0.

     Исходя из особенностей конструкцииблока,  а именно: ограни-

чение размеров вцелях достижения наименьших габаритов микромоду-

ля, печатнаяплата модуля имеет размеры и форму, изображенную на

рисунке

                       _Форма и размерыплаты

.

     Зная габариты платы, можно перейти ккомпоновке элементов на

ПП с  учетом необходимых зазоров между элементами ирационального

их размещения,для снижения паразитных связей и наводок.

     Выбираем шаг   координатной сетки  1,25  мм согласно  ГОСТ

20317-62 иотраслевого стандарта ОСТ 4.ГО.070.011.

     Центры монтажных  и переходных отверстий расположены в узлах

координатнойсетки.

.

                   РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИМИКРОМОДУЛЯ.

     Надежность — свойство изделия сохранятьсвои параметры в за-

данныхпределах  и в заданных условияхэксплуатации в течение оп-

ределенного промежуткавремени.

     Общую надежность   можно принимать  как  совокупность трех

свойств:безотказность, восстанавливаемость, долговечность.

     Безотказность -  свойство системы непрерывно сохранять рабо-

тоспособность втечение заданного времени в определенных условиях

эксплуатации.Она  характеризуется закономерностямивозникновения

отказов.

     Восстанавливаемость -  это приспособленность системы к обна-

ружению иустранению отказов с учетом качества технического обслу-

живания. Онахара

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике