Анализ технического задания

• Название: Анализ технического задания
• Дата: 04.07.2022
• Размер: 1.3 Mb.
• Имя файла: 11111.docx
• Тип: Анализ; #624258
• страница: 3 из 4

рис 2 = 0,405 В, где R, — сопротивление открытого

канала. Для отключения цепи измерения при закрывании транзистора \/Т8 использован быстродействующий диод VD6. Напряжение +10,5 В с затвора ПТ подаётся через токоограничивающий резистор R37 на диод VD6, в таком случае напряжение на инвертирующем входе компаратора DA4.1 составит сумму падения напряжения на диоде VD6 плюс падение напряжения на транзисторе VT8. То есть при токе 15 А оно примерно равно 0,4+ 0,4 = 0,8 В.

Для сглаживания пульсаций этого напряжения использован конденсатор С24, а для разрядки конденсатора — резистор R38. Далее это напряжение компаратор DA4.1 сравнивает с образцовым, которое формирует делитель напряжения R31R34. Оно может быть изменено с помощью подстроечного резистора R31. В том случае, если напряжение с датчика больше образцового, выходной транзистор микросхемы DA5 с открытым коллектором (вывод 7) закрыт. Конденсатор

С25 заряжается через резистор R39 до напряжения, достаточного для запуска таймера DA5 (NE555), на выходе которого (вывод 3) устанавливается напряжение 10,5 В (относительно -U...). Это напряжение через светодиод HL1 поступает на вход SD (вывод 11) DA3 и запрещает генерацию. Так как ток этого входа недостаточен для свечения светодиода, добавлен резистор R25.

Второй компаратор (DA4.2) следит за напряжением питания нижнего плеча. При этом подразумевается, что оба плеча питания симметричны При напряжении питания нижнего плеча ниже — 20 В компаратор переключается и, аналогично устройству защиты от превышения тока через ПТ, блокирует работу драйвера DA3 и выходного каскада. Это сделано для исключения неприятного свиста при включении и

канала полевого транзистора увеличивается с ростом температуры (а максимальный допустимый ток уменьшается) то, соответственно, при равных токах на разогретом транзисторе падение напряжения будет выше, чем на холодном. Таким образом, порог срабатывания защиты смещается в безопасную зону при перегреве.

Для питания ОУ DA1 и компаратора DA2 собраны два параметрических стабилизатора на VT1„VD1 и \/Т2, VD2. Для подавления ВЧ помех установлены дроссели L1, L2 (BLM21BD102SN1), которые совместно с конденсаторами С15, С17 и С16, С18 образуют LC-фильтры. При отсутствии дросселей их допустимо заменить резисторами сопротивлением 100...220 Ом.

Для питания драйвера DA3 IR2110 и устройства защиты собран ещё один

цевым магнитопроводом EPCOS 25,3х14,8х10 N87 с зазором около 1,1 мм. Этот зазор аккуратно прорезан -болгаркой" с отрезным кругом толщиной 1 мм. При резке нужно соблюдать крайнюю осторожность! В крайнем случае зазор можно сделать из бумаги, пропитанной клеем, при склеивании разломанного ферритового кольца. Индуктивность дросселя с зазором можно вычислить, воспользовавшись данными из [4]. Для получения индуктивности 30 мкГн на кольце, обёрнутом изоляционным материалом, равномерно намотаны 24 витка проводом диаметром не менее 0,8 мм.

Конденсатор С28 выходного фильтра должен выдерживать большие токи и напряжения, соответствующие техническим параметрам. Нужно использовать конденсатор с номинальным напряжением не менее чем на 100 В, напри-

выключении УМ, который связан с разной скоростью зарядки и разрядки конденсаторов плеч питания, а также при использовании БП с плавным пуском.

Запуску возбуждения УМ сразу после подачи питания препятствует задержка (2 с), формируемая таймером DA5. При кратковременном срабатывании защиты УМ также будет выключаться на 2 с. Кроме того, у устройства защиты есть ещё одно полезное свойство. Так как сопротивление открытого

параметрический стабилизатор на элeментах \/Т6, VD4, R31, С20. Здесь применён составной транзистор TIP112. Для него нужен теплоотвод, способный рассеивать мощность не менее 3 Вт.

Дроссель на выходе усилителя класса D — едва ли не самый важный элемент. При его неправильном изготовлении будут перегреваться либо транзисторы, либо сам дроссель, также могут появляться неприятные призвуки на НЧ. Я использовал дроссель с коль-

мер, плёночные из группы К78 (К78-2, К78-6), К73-16 или аналогичные импортные. Вполне допустимо использовать конденсатор ёмкостью до 1 мкФ, частота переключения при этом снизится незначительно (на 30 кГц). При использовании конденсатора ёмкостью 0,1 мкФ частота повышается до 418 кГц.

Все оксидные конденсаторы ёмкостью 1 мкФ — танталовые,

типоразмера А (1206). Все конденсаторы ёмкостью 1000 пф, кроме С24, — блокировочные, того же типоразмера. Конденсаторы С30. C32 — керамические многослойные на напряжение 25 В, а СЗЗ, С34 — на напряжение 50 — 100 В, например, из групп NPO, X5R или X7R компании Murata. Другие оксидные конденсаторы — импортные, например, фирмы Jamicon. В сигнальных цепях (С9 — С12, С24) нужно использовать керамические конденсаторы только группы NPO.

На фото рис. 3 представлены печатная плата (один из ваоиантов1 и узел УМ в сбое.

2. Расчетно - конструкторская часть

2.1 Расчет надежности

Надёжность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания, ремонтов и транспортирования. Исходными данными для расчёта надёжности являются:

- схема электрическая принципиальная Э3;

- перечень элементов;

- климатические и механические условия эксплуатации.

Вариант расчета надежности согласно методики, изложенной в [5].

Так как надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. То надежность так же можно определить, как физическое свойство изделия, которое зависит от количества и от качества входящих в него элементов, а также от условий эксплуатации. Надежность характеризуется отказом.

Отказ - нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и внезапные.

Постепенный отказ - вызывается в постепенном изменении параметров элементов схемы и конструкции.

Внезапный отказ - проявляется в виде скачкообразного изменения параметров радиоэлементов (РЭ).

Все изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

В работе изделия существуют 3 периода.



Рисунок 2.1 –График надежности.
На рисунке 2.1 показан график зависимости интенсивности отказов от времени эксплуатации.

1 - период приработки, характеризуется приработочными отказами.

2 - период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.

3 - период износа - внезапные и износовые отказы.

Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.

Качественные характеристики:

- безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки;

- ремонтопригодность - свойство изделия, приспособленность к :

1.предупреждению возможных причин возникновения отказа;

2.обнаружению причин возникшего отказа или повреждения;

3.устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания;

- долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно);

- сохраняемость - сохранение работоспособности при хранении и транспортировке.

Количественные характеристики:

-интенсивность отказа ЭРЭ:_i;

- вероятность безотказной работы:
; (1.1)
- средняя наработка на отказ:
Т_ср. = 1/λ_∑; (1.2)
- интенсивность отказа изделия:
λ_∑= λ₁+ λ₂+ ... + λ_n; (1.3)
- вероятность отказа:
Q(t) = 1 –P(t). (1.4)


Рисунок 2.2 –График зависимости Q(t), P(t).
Интенсивность отказов зависит так же от коэффициента нагрузки (Кн) и от температуры окружающей среды (tокр), которая влияет на коэффициент α (коэффициент влияния температуры).

Для удобства расчета однотипных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), находящихся в одинаковых температурных условиях и работающих в одинаковых (близких) эксплутационных режимах, можно объединить в одну группу.

Исходные и справочные данные заносятся в таблицу 1.1.

По справочнику определяем интенсивность отказов данной группы элементов, результаты заносим в таблицу 1.1.

По формуле 1.3 определяем суммарную интенсивность отказов схемы.

По формуле 1.2 определяем среднюю наработку на отказ:

Т_ср =

Таблица 2.1

T10^3час	0,5	3,2	5,9	8,6	11,3	14	16,7	19,4	22,1
P(t)	0,957	0,752	0,592	0,465	0,366	0,288	0,226	0,178	0,140

Рисунок 2.3


Таблица 2.2

позиционные обозначения элементов	Название и тип элементов	характеристика элементов	кол-во n	Интенсивность отказов элементов в номинальном режиме λJH 10^-6	Поправочный коэфицент с учётом условий эксплуатации		Режим работы		Поправочный коэффициент влияния α	10 -6/Ч
					kλ1	kλ2	Коэффицент нагрузки, Kн	Макси-мальная температура,С0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
C1-34	Конденсатор	Алюминевый	34	2,4	1	1	0.5	40	0,6	52,22
DA1	Микросхема	полупроводниковая	1	0,02	1	1	0.5	40	0,5	0,01
DA2	Микросхема	полупроводниковая	1	0,02	1	1	0.5	40	0,5	0,01
DA3	Микросхема	полупроводниковая	1	0,02	1	1	0.5	40	0,5	0,01
DA4	Микросхема	полупроводниковая	1	0,02	1	1	0.5	40	0,5	0,01
DA5	Микросхема	полупроводниковая	1	0,02	1	1	0.5	40	0,5	0,01
HJ1 BT11-21VGC/TR8	Светодиод	кремневый	1	2,1	1	1	0.5	40	0,97	2,037
R6,7,10,12,23,	Резистер	металопленочный	5	0,2	1	1	0.5	40	0,19	0,19
R30,31	Резистер	металопленочный	2	0,2	1	1	0.5	40	0,19	0,076
R1-5,8,9,11,13	Резистер	Углеродистые	9	0,01	1	1	0.5	40	0,19	0,017
R14-22,24-29,	Резистер	углеродистые	14	0,01	1	1	0.5	40	0,19	0,027
R32-44	Резистер	углеродистые	13	0,01	1	1	0.5	40	0,19	0,025
VD1-4	Стабилитрон	кремневый	4	5	1	1	0.5	40	0,4	8
VD5-8	Сверхбыстрый выпрямитель	кремневый	4	2	1	1	0.5	40	0,4	3,2
VT1-8	Транзистр	кремневый	8	4	1	1	0.5	40	0,4	12,8
L1,2	Катушка индуктивности		2	0,02	1	1	0.5	40	1,2	0,048
L3	Катушка индуктивности		1	0,02	1	1	0.5	40	1,2	0,024
Соединения	-	паяные	299	0,02	1	1	0,5	40	1	10,17
Проводники	-	печатные	150	0,005	1	1	0,5	40	1	0,8025
88,8834

Вывод: Наработка на отказ составил 11250,69

часов, что вполне приемлемо. Если учесть, что год содержит 8760 часов, то изделие должно безотказно проработать приблизительно 1,3 года.


2.3 Расчет платы печатной.

2.3.1Краткие теоретические сведения

Применение печатного монтажа позволяет:

• 
  уменьшить габариты, массу, увеличить плотность монтажа;
  

• 
  повысить надежность за счет уменьшения общего числа паяных соединений;
  
• 
  обеспечить высокую идентичность электрических и конструктивных параметров от образца к образцу;
  
• 
  сократить монтажные ошибки;
  
• 
  автоматизировать и механизировать производство изготовления, сборки, монтажа, контроля и регулировки;
  
• 
  получить высокую производительность и низкую себестоимость в условиях серийного производства.
  

При этом возникает трудность в ремонте, а при отработке конструкции невозможность внесения изменений без корректировки документации и оснастки.

2.3.2 Конструктивно - технологические параметры элементов печатного монтажа

По типу печатные платы делятся на односторонние (ОПП), двухсторонние (ДПП) и многослойные (МПП). Данная плата относится к типу ДПП и 3 класса точности.

Данная плата относится к типу ДПП и 3 класса точности с металлизированными переходными и монтажными отверстиями, характеризуются высокими коммутационными способностями, т.к. проводники располагаются с обеих сторон платы. Это позволяет повысить плотность монтажа, прочность сцепления выводов с проводящим рисунком ПП; допускает монтаж ЭРИ на поверхность. Такие платы имеют повышенную стоимость по сравнению с ОПП. ДПП широко применяются в производстве радиоэлектронных устройств.

Точность изготовления ПП зависит от технологических характеристик. По точности выполнения ПП в соответствии с ГОСТ 23751-86 делятся на 5 классов. Платы 1 и 2 классов точности выпускаются на рядовом оборудовании с невысокими конструктивными параметрами и предназначены для надежных недорогих устройств с малой плотностью монтажа. ПП 3^го класса - наиболее распространены, т.к. обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, для их изготовления требуется рядовое специализированное оборудование. ПП 4 и 5 классов точности требуют высокоточного и уникального высокоточного оборудования, дорогих специальных материалов, безусадочной фотопленки для фотошаблонов и специальных производственных помещений: «чистых комнат» с термостатированием.

Класс точности определяется элементной базой и плотностью монтажа. Плотность монтажа определяется шагом координатной сетки: чем меньше шаг, тем выше плотность монтажа. Для ПП 1 и 2 класса - используют дискретные элементы и шаг КС равен 2,5 мм; для ПП 3 класса - микросхемы, микросборки со штыревыми и планарными выводами, так же компоненты поверхностного монтажа, шаг КС равен 2,5 мм или 1,25 мм.

Методы изготовления ПП имеют 2 направления их получения:

• 
  субтрактивный (удаление);
  
• 
  аддитивный (прибавление).
  

Современные методы сочетают эти два направления.

Приступая к расчету параметров элементов ПП [6], определим к какому типу и классу точности относится данная плата по компоновочному чертежу, её размер и материал.

Произведем расчет конструктивно-технологических параметров в узких местах платы, используя номинальные значения основных размеров проводящего рисунка соответствующих классу точности по ГОСТ 23751-86 см. таблица 1.

Для свободного места указанные значения допускается устанавливать по любому более низкому классу, а для первого - увеличивать в два раза.
2.3.3Расчет элементов проводящего рисунка ПП

- Определение расстояния Q до элементов проводящего рисунка

а) от края платы - не меньше толщина ПП с учетом допуска на размеры сторон

Учитывая, что печатные проводники должны располагаться строго по координатной сетке вертикально, горизонтально, либо под углом 45 и координатная сетка является осью симметрии проводника, расстояние от края платы до проводника - не менее 2 мм

б) от края не металлизированного отверстия рассчитывается по формуле:

(2.3.1)

Q = 0,5 + 0,15 + = 0,928
Где Q – ширина сверла, скола по ГОСТ 23752-79

q = 1,2 мм для 1,2 класса точности для печатных плат толщиной

q= 0,5 мм для 3,4 класса точности 1,5 – 2,0 мм

К - наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка

К = 0,3 мм - для 1,2 кл. точности

К = 0,15 мм - для 3,4 кл. точности

Т_D - позиционный допуск расположения центров ПП (мм) (см.таблица2.3.2); [10]

Т_d- позиционный допуск расположения осей отверстий (см.таблица2.3.З);

Δ t_ВО- верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (ширины печатного проводника) (см. таблица 3.3.4)
- Определение диаметров монтажных и переходных отверстий

Диаметр монтажного отверстия рассчитывается по формуле:

d=d_э+r+│d_но│, (2.3.2)

где d_э - максимальное значение диаметра вывода ЭРИ (для прямоугольного вывода за диаметр берется диагональ его сечения) в мм;

d_но - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия в мм см.таблицу 2.3.5;

r - разность между минимальным значением диаметра отверстия и макси­мальным значением диаметра вывода устанавливаемого ЭРИ;

r - выбирают от 0,1 до 0,4 мм при ручной установке и 0,4 до 0,5 мм - при автоматической.

d₁ = 0,5 + 0,5 + 0,05 =1.05
Число типоразмеров любых отверстий на ПП следует ограничивать - это ограничение выбираем за счет r.

Рекомендуется применять не более трех типоразмеров монтажных и переходных отверстий в целях повышения технологичности изделия.

Диаметр переходного отверстия d_о увязывать с толщиной платы h таким об­разом, чтобы было не менее 1: 3 0,33
d_{о .}
В одно монтажное отверстие устанавливается вывод только одного ЭРИ.Центры отверстий размещать в узлах координатной сетки. Центры монтажных отверстий под неформуемые выводы многовыводных ЭРИ, межцентровые расстояния которых не кратны шагу КС, следует располагать так, чтобы в узле КС находился центр хотя бы одного из монтажных отверстий, а центры остальных - в соответствии с требованиями конструкции с указанием необходимых размеров.
- Определение диаметров контактных площадок для монтажных и переходных отверстий

Контактные площадки(КП) являются частью проводящего рисунка. Они соединяются с металлизированными отверстиями в ДПП и неметаллизированными в ОПП.

Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадкой D в мм под выбранное отверстие рассчитывается по формуле:
D = (d+d_во)+2b+t_во+2d_тр+T²_d +T²_p+t²_но ; (2.3.3)

D₁ = (1,05 + 0) + 2 0,10 + 0,10 + 2 = 1,4
где d_во - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия

b - гарантийный поясок (см. таблицу 2.3.1);

d_тр - величина подтравливания диэлектрика в отверстии;

d_тр = 0 для ОПП и ДПП;

t_во - верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (диаметра КП) см. таблицу 2.3.4;

t_но- нижнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (диаметра КП) таблицу 2.3.4.

Полученное расчетное значение округлить в большую сторону и сравнить со значением Приложение А Таблицы 1.

Если в плате нет узких мест, диаметры контактных площадок выбрать из Таблицы 1 Приложение А соответствующие более низкому классу.

Результаты расчетов свеcти в таблицу 2.3.6.

Таблица 2.3.6

Условное обозначение	Диаметр отверстия в мм	Наличие металлизации	Диаметр кон­тактной пло­щадки в мм	Количество от­верстий
	1,05	нет	1,4	121