курсовая. Шишлаков Курсовой ПРИМЕР. Курсовая работа защищена с оценкой руководитель шишлаков В. Ф. Пояснительная записка
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ КАФЕДРА 32 КУРСОВАЯ РАБОТА ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Проектирование электронных усилительных устройств систем автоматического управления.
Санкт-Петербург 2010 СОДЕРЖАНИЕ
 1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕПроектируемый усилитель предназначен для работы в составе системы автоматического управления. При этом его функции заключаются в выполнении операции суммирования сигнала входного датчика, сигналов главной и корректирующей обратных связей системы управления и усиления сигнала рассогласования по величине и мощности. Исходными данными для проектирования усилителя являются: 1) параметры и характеристики нагрузки: активное сопротивление Rн = 5 Ом ток нагрузки Iн = 2 А 2) Данные источников входных сигналов: Rc1 = 0,1 Ом Rc2 = 0,1 Ом Rc3 = 0,1 Ом 3) Показатели качества усилителя: Коэффициенты передачи по входам: 1 - 50 2 - 50 3 - 5 Входные сопротивления: Rвх1 = 50 кОм Rвх2 = 10 кОм Rвх3 = 20 кОм 4) Схема включения транзисторов в выходном каскаде: ОК, ОК 5) Индуктивность нагрузки (Lн, Гн) отсутствует. Максимально возможное напряжение (ЭДС): 30 В Частотный диапазон входных сигналов: от 0 до 10000 Гц Погрешность реализации коэффициента усиления: 0,1 Время безотказной работы: 5000 ч. При конструировании должны быть обеспечены возможно меньшие массогабаритные показатели; усилитель монтируется на плате; соединения с источниками питания, входными сигналами, нагрузкой и т.д. осуществляются с помощью разъёма.  2. РАСЧЁТ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА УСИЛЕНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО В КЛАССЕ В 2.1 Выбор транзисторов мощного каскада усиления Выбираем универсальные, низкочастотные и мощные транзисторы (биполярные)  ;  ; В соответствии с рядом номинальных напряжений полученное значение округляем до   Таким образом, из справочных данных выбираем транзисторы КТ816А и КТ817А, удовлетворяющие условиям, паспортные данные транзисторов приведены в таблице 1 Таблица 1 Паспортные данные транзистора
 2.2. Расчёт площади теплоотвода и числа параллельно включаемых транзисторовРассмотрим расчёт площади радиатора в виде плоской пластины и числа параллельно включенных транзисторов для следующих исходных данных: Pкmax = 6 Вт транзисторы марки КТ816А (КТ817А) Т˚п.доп = 150 ˚С Кт = 0,0015 Вт/см²· град Rкт = 0,5 ˚С/Вт Rкс = 95 ˚С/Вт Т˚с.в. = 60 ˚С Rпк = 5 ˚С/Вт Кз = 0,8 Определяем область допустимых значений:   т.е. 10>N>1. Результаты расчётов QтN(N) и Qг(N) в виде графиков показаны на рис.2.1, из которого следует, что Nopt  9. Полученное значение Nopt необходимо округлить до ближайшего целого либо в меньшую сторону. При округлении в большую сторону следует учитывать, что площадь радиатора будет соответственно равна Qг, так как Qг>QтN. Поэтому целе-сообразно округлить значение Nopt в большую сторону, приняв Nopt = 9. При этом площадь плоского радиатора и каждый из параллельно включенных транзисторов будет рассеивать 0,7 Вт. Рис. 2.1 Требующееся значение теплового сопротивления для рассматриваемого типа транзисторов:     4,778  ,где  - поверхность, занимаемая одним прибором = 0,858(см²)                      Исходя из изложенных выше рекомендаций, учитывая прежде всего уменьшение числа параллельно включенных транзисторов и относительное изменение площади теплоотвода, окончательно принимаем N=2, при котором площадь пластины QтN=77,016 см² и каждый из параллельно включенных транзисторов рассеивает мощность 2,5 Вт. Однако теплоотвод в виде пластины при необходимости рассеивания больших мощностей оказывается неприемлемым из-за существенных массогабаритных показателей. Поэтому для улучшения конструктивных свойств теплоотвода удобно увеличивать его поверхность за счет ребер. Наиболее простым в изготовлении является теплоотвод, устройство которого показано на рис. 2.2  Применение теплоотвода в форме куба с профрезерованными ребрами позволяет существенно уменьшить размеры основания радиатора. В этом случае площадь основания теплоотвода будет  Проведём расчёт конструкции ребристого теплоотвода для следующих исходных данных: мощные транзисторы марки КТ816А (КТ817А), которые имеют площадь основания (габа- ритная площадь):  ;рассеиваемая транзистором мощность:  ;тепловое сопротивление между корпусом транзистора и теплоотводом:  ;тепловое сопротивление переход-корпус  ; допустимая температура перехода  ; число параллельно включённых транзисторов:  ;площадь основания плоского радиатора QтN=77,016 см² была определена в предыдущем примере. Из рекомендаций, приведённых выше, принимаем площадь основания ребристого радиатора  .Возможны два инженерных решения по конструированию радиатора: - размещение нескольких (в рассматриваемом случае двух) параллельно включаемых транзисторов на одном радиаторе;  - размещение каждого из параллельно включаемых транзисторов на отдельном радиаторе. При этом полученную площадь основания, так же как и рассеиваемую мощность, следует разделить на число параллельно включаемых транзисторов.2.2.1 Расчёт конструкции теплоотвода для размещения двух транзисторов Рассмотрим оба варианта, чтобы были понятны их достоинства и недостатки. В начале проведём расчёт конструкции теплоотвода для размещения двух транзисторов. 1. Определяем тепловой коэффициент проектируемого радиатора:  2. В качестве исходного материала выбираем алюминий, имеющий теплопроводность  3. Исходя из площади основания теплоотвода  , полученной для нескольких параллельно включенных транзисторов, задаёмся размерами основания: длиной  ; шириной  и толщиной основания  .4. Поскольку транзисторы марки КТ816А (КТ817А) имеют основание в виде прямоугольника, то для проведения дальнейших расчётов находим радиус эквивалентной окружности:  Затем определяем коэффициенты:   где  - радиус эквивалентной окружности транзистора 5. По полученным значениям  и из таблицы определяем критерий  6. Затем находим значение коэффициента теплоотдачи поверхности радиатора  7. После определения находим значение коэффициента  : 8. По известным  и  из графиков определяем величину  .9. Далее определяем величину перегрева радиатора  в области монтажа транзистора 10. Полученные в предыдущих пунктах расчёта значения величин и  позволяют рассчитать среднеповерхностный перегрев радиатора и максимальную температуру теплоотвода  11. Используя значение  и таблицу, определяем коэффициент  12. Затем вычисляем коэффициенты  и  (для неокрашенного радиатора:   ;  ):  13. Далее определяем суммарный коэффициент   а затем эффективный коэффициент теплоотдачи ребристой поверхности радиатора  14. По найденному значению  определим площадь ребристой поверхности радиатора  Определим число рёбер  , приняв  и  : 15. В заключение расчёта конструкции радиатора определим высоту рёбер  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
