Источник бесперебойного питания (стр. 9 из 15)
1.7.1. Расчет площади печатной платы.
Определяем стандартные размеры элементов, которые применяются, и возводим данные в таблицу. 1.7.1.
Размеры элементов и их суммарная позиция. Таблица. 1.7.1.
| Название групп компонентов | Количество N, шт. | ДлиннаL, мм | ШиринаВ, мм | ДиаметрD, мм | ПлощадьS=L*В, мм2 | Площадь N элем.S*N,мм2 | Диаметрвыводовd, мм |
| Резисторыпостоянные 0.25...0.5Вт | 119 | 4.7 | 1.5 | 7.05 | 838.95 | ||
| Резисторыпостоянные 1...2Вт | 10 | 12 | 5 | 60 | 600 | 0.85 | |
| Резисторы переменные | 3 | 3.1 | 3.6 | 11.16 | 33.48 | ||
| Конденсаторы керамические | 37 | 4.7 | 1.5 | 7.05 | 260.85 | ||
| Конденсаторы электролитические | 14 | 16 | 200.96 | 2813 | |||
| 8 | 20 | 314 | 2512 | ||||
| Транзисторы | 17 | 25 | 40 | 1000 | 17000 | 1.0 | |
| Диоды малой мощности | 8 | 4.7 | 1.5 | 7.05 | 56.4 | 0.6 | |
| Диоды большой мощности | 16 | 15 | 20 | 300 | 4800 | 1.2 | |
| Стабилитроны | 5 | 4.7 | 2 | 9.4 | 47 | ||
| IMC SMD | 6 | 14 | 12 | 168 | 1008 | ||
| IMC DIP | 5 | 10 | 8 | 80 | 400 | 1.0 | |
| Дроссели | 6 | 42 | 22 | 924 | 5544 | 1.2 | |
| Трансформаторы сигнальные | 3 | 15 | 176 | 530 | 1.0 | ||
| Трансформаторы питания | 2 | 70 | 60 | 4200 | 8400 | 1.2 | |
| Вставка плавкая | 4 | 30 | 10 | 300 | 1200 | 1.2 | |
| Реле | 2 | 50 | 20 | 1000 | 2000 | 1.0 | |
| Разъемы | 6 | 20 | 10 | 200 | 1200 | 0.85 |
Из таблицы. 1.7.1. получили суммарную плоскость SСУМ=49233мм2, тогда определяем устанавливаемую площадь всех элементов на плате, если КУСТ=1,2
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).
1.7.2. 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 1.7.2.
Размеры диаметров отверстий и контактных площадок. Таблица 1.7.2.
| № | Диаметр выводаэлемента, 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 |
1.7.3. 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).
1.8. Тепловой 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 (1.8.1)
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., (1.8.2)
где
Роткр=RDS(on)I2эф. (1.8.3)
(1.8.4) 
Мощность Рпер определяется
(1.8.5)где
i=IН/n. (1.8.5)
IL=3/0,98=3,06(A).
тогда
Отсюда
проверяем тепловой режим работы транзистора
, (1.8.6)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. Радиатор выбираем ребристого типа по методике, описанной в [10] ст. 221.
1.9. Расчет надежности устройства.