Разработка универсального источника бесперебойного питания (стр. 4 из 11)
Определяем плоскость печатной платы, которая необходима для установки элементов с учетом расстояния между элементами и выводами, а также для обеспечения нормальных тепловых режимов работы, по формуле, если коэффициент использования равен: КИСП=0,9, тогда
Определяем площадь, которая необходима для размещения элементов крепления, которые крепят плату. Принимаем, что плата крепится шестью винтами М3, если под один болт отводится плоскость SБ=100(мм2).
Определяем общую площадь платы:
Исходя из полученной площади выбираем ширину платы L=300(мм), тогда длинна:
Принимаем В=216(мм).
1.4.2 Расчет параметров металлизированных отверстий
Исходя из диаметров элементов, которые устанавливаются на плату, определим диаметр металлизированных отверстий, если толщина металлизированного покрытия при металлизации гальваническим методом:
mпок=0,05(мм).
И зазор между выводом и стенкой металлизированного покрытия берется:
К=0,2(мм).
Элементы, которые устанавливаются, имеют шесть диаметров выводов:
d1=0,5 (мм)
d2=0,6 (мм)
d3=0,8 (мм)
d4=0,85 (мм)
d5=1(мм)
d6=1,2 (мм),
тогда:
Определяем параметры контактных площадок вокруг металлизированного отверстия, если контактные площадки выполняются в виде контактного кольца с обеих сторон платы. Если необходимая радиальная величина будет В=0,55, а технологический коэффициент на ошибку С=0,1, тогда:
Исходя из полученных размеров металлизированных отверстий и диаметров выводов элементов, выбираем технологически обусловленные размеры металлизированных отверстий, и полученные данные записываем в таблицу 1.19.
Таблица 1.19 - Размеры диаметров отверстий и контактных площадок.
| № | Диаметр вывода элемента, мм | Расчетные данные | Стандартные | ||
| Диаметр отверстия, мм | Диаметр площадки, мм | Диаметр отверстия, мм | Диаметр площадки, мм | ||
| 1 | 0,5 | 1 | 2,2 | 1 | 2,2 |
| 2 | 0,6 | 1,1 | 2,3 | 1 | 2,2 |
| 3 | 0,8 | 1,3 | 2,5 | 1,2 | 2,5 |
| 4 | 0,85 | 1,35 | 2,55 | 1,2 | 2,5 |
| 5 | 1 | 1,5 | 2,7 | 1,5 | 2,8 |
| 6 | 1,2 | 1,7 | 2,9 | 1,8 | 3 |
1.4.3 Расчет ширины печатных проводников
Ширина печатных проводников определяется по максимальному току для разных цепей схемы, если допустимая плотность тока JДОП=30(А/мм2), максимальный ток ІМ=8(А), а толщина металлизированного покрытия mПОК=0,05(мм), тогда ширина будет равной:
Расстояние между проводниками найдем по разнице потенциалов, с учетом электрических характеристик выбранного метода изготовления. В нашей схеме, в основном, максимально возможное напряжение не превышает 450(В), расстояние между печатными проводниками — 1,8(мм).
1.4.4Тепловой расчет
Рассчитаем тепловой режим транзистора в импульсном стабилизаторе напряжения.
Полная мощность, которая выделяется в транзисторе во время его работы при переключении определяется за формулой:
Р=Рпер+Роткр+Рупр+Ри
где: Р – полная мощность, которая рассеивается;
Рпер – потери мощности при переключении;
Роткр – потери на активном сопротивлении транзистора;
Рупр – потери на управлении в цепи затвора;
Ри – потери мощности за счет истока в закрытом состоянии.
Сразу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (Ри), имеют очень маленькое значение, поэтому ими можно пренебречь. Также потери, которые возникают в цепи управления, тоже имеют очень малые значения, поэтому формула принимает вид:
Р=Рпер+Роткр., где
Роткр=RDS(on)I2эф.
Мощность Рпер определяется
Где i=IН/n.
IL=3/0,98=3,06(A).
тогда
Отсюда
проверяем тепловой режим работы транзистора
,где
tнс – температура окружающей среды 35 С.
Rja – тепловое сопротивление кристалл-среды 75 С/Ут.
С.По результатам проделанных расчетов видно, что при использовании транзисторов в режиме ключей и при заданных параметрах работы преобразователя, необходимо обязательное применение охладительных радиаторов и принудительного обдува.
1.4.5 Расчет надежности устройства
Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заданных границах.
Надежность характеризуется рядом расчетных показателей, наиболее важной из которых является интенсивность отказов, средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы.
Вероятность безотказной работы указывает на то, какая часть изделий будет работать безотказно в течение заданного времени tp. Для большинства радиоэлектронных устройств вероятность безотказной работы зависит, как от физических свойств, так и от времени tp, в течение которого устройство должно работать безотказно: