Импульсный блок питания на базе БП ПК (стр. 2 из 3)
Маркировка электрорадиоэлементов должна быть нанесена в соответствии сих обозначениями в электрических принципиальных схемах. Разрешается производить маркировку на самих элементах, если это не повлияет на их работу и не закроет маркировку изготовителя электрорадиоэлемента, которая в любом случае должна быть отчетливо видна.
Форма паяных соединений - по возможности скелетная с вогнутыми галтелями припоя по шву и без его избытка. Она должна позволять визуально просматривать через тонкий слой припоя контуры входящих в соединение отдельных монтажных элементов. Поверхность галтелей припоя по всему периметру паяного шва – вогнутая, непрерывная, гладкая, глянцевая, без темных пятен и посторонних включений.
3. Расчетный раздел
3.1 Расчет и конструктивных параметров элементов печатной платы
Расчет электрических и конструктивных параметров включает в себя расчет диаметров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок, ширины печатного проводника и падения напряжения на печатном проводнике.
При компоновке радиоэлектронной аппаратуры должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.
Также необходимо учитывать дополнительные требования: длина печатных проводников должна быть минимальна; количество пересечений печатных проводников должно быть минимально.
Диаметр монтажного отверстия рассчитывается по формуле
dотв > dв + ∆ + 2hг + δд ,
где dв - диаметр вывода элемента, мм;
∆ - зазор между выводом и монтажным отверстием, мм;
2hг - толщина гальванически наращенной меди, мм;
δд - погрешность диаметра отверстия.
Диаметр монтажного отверстия для резисторов, конденсаторов и диодов:
dотв. = 0,6+ 0,4 + 0,05 = 1,05 мм
Диаметр монтажного отверстия для цифровых индикаторов АЛС324Б, АЛС 333Б, АЛС321Б:
dотв. = 0,5 + 0,4 + 0,05 = 0,95 мм
Диаметр монтажного отверстия для ИМС КР140УД608А, КР572ПВ2А:
dотв = 0, 5 + 0,5 + 0,05 = 1,05 мм
Диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле
dкп = dотв + 2b + c,
где dотв – диаметр монтажного отверстия;
b – минимально необходимая радиальная ширина кольца, мм
с – технологический коэффициент погрешности производства, мм.
диаметр контактной площадки для резисторов, конденсаторов и диодов:
dкп = 1.05 + 1,1 + 0,1 =2,25 мм
диаметр контактной площадки для АЛС324Б, АЛС 333Б, АЛС321Б:
dкп = 0,95 + 1,1 + 0,1 = 2,15 мм
диаметр контактной площадки для ИМС КР140УД608А, КР572ПВ2А:
dкп = 1,05 +1,1 + 0,1 = 2.25 мм
диаметр контактной площадки для КД106А
dкп = 0,85 + 1,1 +0,1 = 2,05 мм
Площадь печатной платы рассчитывается по формуле
S = Sобщ * К + Sвсп.з ,
где Sобщ – общая площадь установленных на плате элементов, мм;
К – коэффициент площади размещения элементов;
Sвсп.з – площадь вспомогательных зон.
В соответствии с расчетным разделом площадь платы принимаем равной
Sп.п. = 1477* 3 + 6 = 4437 мм2.
3.1.1 Расчет электрических параметров печатных проводников
Ширина печатного проводник рассчитывается по формуле:
t≥Imax/(gдоп*h)
Imax=40 мА
gдоп = 100 А/мм
h= 35 мкм
t= 40*10-3/(100*35*10-3)= 0.2 мм
Изготовление печатных проводников такой ширины технологически не оправдано, выбираем ширину проводника 0.1 мм.
Падение напряжения рассчитывается по формуле:
DU=gдоп*r*lп
lп= 0.108 мм
Величина r для медных проводников полученных методом химического травления составляет 0.0175 Ом*мм
U=200*0.0175*0.108=0.378 В
Рассчитаем сопротивление проводника:
R=
r=0.0175 Ом*мм
l=60 мм
t=0.2 мм
h=0.35 мм
R=0.0175*(60/(0.2*0.35))=1.83 мм
3.2 Расчет надежности
Расчет надежности выполняется на этапе технического проекта, когда основные схемотехнические и конструктивные проблемы решены, но имеется возможность изменить режим работы элементов. Расчеты выполняются для периода нормальной эксплуатации, когда интенсивность отказов постоянна и отказы являются случайными и независимыми.
Порядок расчета надежности:
- элементы системы разбить на группы с одинаковыми интенсивностями отказов;
- посчитать число элементов в каждой группе;
- выписать из справочника значение l0i;
- определить коэффициенты режимов в зависимости от коэффициентов нагрузки и температуры;
- рассчитать значение lЭi с учетом коэффициентов;
- рассчитать значение lЭi • Ni;
- рассчитать интенсивность отказов всей системы lС;
- рассчитать среднюю наработку до первого отказа tcp;
- рассчитать вероятность безотказной работы P(t);
- построить график вероятности безотказной работы. Расчет интенсивности отказа каждой группы ЭРЭ производим по формуле
lЭ=l0*Кэ*Кр
где l0 - интенсивность отказов группы ЭРЭ без учета коэффициентов; Кэ — коэффициент эксплуатации; Кр - коэффициент режима.
Расчет интенсивности отказа каждой группы ИМС производим по формуле:
lЭ=l0*Кэ*Ксл
где l0 - интенсивность отказов группы ИМС без учета коэффициентов;
Кэ - коэффициент эксплуатации;
Ксл- коэффициент режима. Расчет интенсивности отказов всей системы производим по формуле:
где lэi- интенсивность отказов группы с учетом коэффициентов;
Ni – количество элементов в группе. Расчет средней наработки до первого отказа проводим по формуле:
tcp= l / l*c.
| Обозначение элементов | Наименование элементов | Кол. Ni | l0*106 1/ч | Режимы работы | lэ 106 1/ч | lэiNi106 1/ч | ||||
| t°C | Кн | Кэ | Кр | Ксл | ||||||
| R1,R14 | СП3-38 | 2 | 3.0 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.29 | - | 1.54 | 3.08 |
| R3,R4,R6,R8-R10,R11-R14 | СП3-9А | 10 | 1.5 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.9 | - | 4.42 | 14.2 |
| C1,C4-C8,C12 | КМ-5 | 7 | 0.8 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.1 | - | 0.42 | 2.94 |
| R2,R5,R7,R15-R16 | МЛТ 0.125 | 5 | 0.1 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.39 | - | 1.37 | 6.85 |
| C2,C3 | К50-35 | 2 | 2.4 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.48 | - | 2.79 | 5.58 |
| VD1 | Д9А | 1 | 0.4 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.35 | - | 1.33 | 1.33 |
| VD2 | КД106А | 1 | 2.5 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.6 | - | 3.55 | 9.55 |
| VD3 | КС147А | 1 | 6.0 | 30 | 0.6 | 3.42 | 0.55 | - | 5.18 | 5.18 |
| DA1 | КР140УД608 | 1 | 0.6 | 30 | 0.6 | 3.42 | - | 1.56 | 1.85 | 1.85 |
| Пайка | 66 | 0.01 | ||||||||
Расчеты:
Kl1=1.37
Kl2=2.5
Kl3=1.0
Kэ=3.423
lc=3.08+14.2+2.94+6.85+5.58+1.33+3.55+5.18=44.56*10-6
tср = 1/lc= 1/44.56*10-6 = 22441.65 часов
| t | 0 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 22441.65 |
| P(t) | 1 | 0.8 | 0.64 | 0.51 | 0.41 | 0.36 |
4. Технологический раздел
4.1 Технология поверхностного монтажа
Развитием монтажно-сборочных работ на ПП является переход от монтажа компонентов с выводами в отверстия к поверхностному монтажу без выводных компонентов в микрокорпусах или компонентов с планарными выводами. Его преимущества по сравнению с традиционным методом сводятся к следующим:
- снижение затрат на изготовление ПП из-за устранения операций сверления монтажных отверстий, их очистки, металлизации и контроля;
- исключение таких подготовительных операций при сборке, как выпрямление, формовка выводов;
- повышение надежности межсоединений;
Внедрение поверхностного монтажа связано с переводом всей элементной базы на новый вид исполнения, повышением требований к ПП, разработкой новых ТП и созданием необходимого количества производительного оборудования.
Групповые методы сборки и монтажа (пайка погружением).
Групповые методы сборки и монтажа разрабатываются для определенной совокупности сборочных единиц, имеющих одинаковые условия сборки, число точек крепления и характеризующихся общностью применяемых средств механизации и автоматизации. Разработка группового ТП в основном сводится к проектированию групповой техологической оснастки, созданию наладок для каждого изделия, входящего в классификационную группу, и установлению оптимальной последовательности запуска партий на сборку.
Групповые методы сборки и монтажа наиболее эффективны в условиях мелкосерийного и единичного производства. Они позволяют сократить число разрабатываемых процессов, внедрить высокопроизводительную автоматизированную технологическую оснастку и оборудование, сконцентрировать технологически однородные работы и применить групповые проточные многопредметные линии сборки.
Пайкой называется процесс соединения металлов твердом состоянии путем введения в зазор расплавленного припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. Паяные электрические соединения широко применяют при монтаже электронной аппаратуры из-за низкого и стабильного электрического сопротивления, универсальности, простоты автоматизации, контроля и ремонта. Однако этому методу присущи и существенные недостатки: высокая стоимость используемых цветных металлов и флюсов, длительное воздействие высоких температур, коррозийная активность остатков флюсов, выделение вредных веществ. Одним из распространенных методов групповой пайки является пайка погружением. При использовании этого вида пайки элементы на 2…4 секунды погружаются в расплавленный припой на глубину 0,4…0,6 ее толщины, что приводит к капиллярному течению припоя и заполнению им монтажных отверстий. Одновременное воздействие температуры на всю поверхность платы приводит к ее перегреву и термоудару. Это вызывает повышенное коробление ПП, что ограничивает их максимальный размер 150 мм с соотношением сторон 1 : 2. чтобы ограничить зону действия припоя на плату с монтажной стороны наносят специальную защитную маску, в которой предусмотрена отверстия под контактные площадки. С этой же целью температуру пайки выбирают более низкой, что также уменьшает потери припоя в процессе окисления. Продукты окисления скапливаются на поверхности, и перед каждой пайкой их удаляют металлическим скребком.