курсач / схемы курсач / КР_Электротехника_ИВТ_методические_указания_ver_5

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

В.Т. Хисамов

Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Электротехника»

Москва 2022

2

Порядок и сроки выполнения и защиты курсовой работы

Студент бакалавриата – будущий инженер, должен освоить компетенции по самостоятельному поиску информации и материалов, позволяющих решить поставленную перед ним практическую задачу. Поэтому данные рекомендации не содержат прямых указаний по подключению и расчётам отдельных компонентов схемы, но даются ссылки на источники и спецификации, в которых содержится вся необходимая информация.

Каждый этап курсового проекта – это задание на разработку узла схемы электрической принципиальной.

Вариант задания курсовой работы совпадает с вариантом задания лабораторных работ, полученный на занятиях.

В процессе выполнения курсового проекта преподаватель помогает студентам, отвечая на вопросы. Прежде, чем обратиться за помощью преподавателя, необходимо предварительно сформировать собственное мнение по вопросу, и, при необходимости, корректировать его, получив советы от преподавателя.

Курсовой проект выполняется студентами самостоятельно в рамках СРС, предусмотренной рабочей программой дисциплины. Защита курсовой работы выполняется в конце семестра с использованием презентации, подготовленной по результатам выполнения всех этапов работы. К защите допускаются работы, в которых выполнены все этапы, а также исправлены все недочёты, на которые указал преподаватель. При защите курсовой работы студентом демонстрируется понимание принципов функционирования узлов схемы электрической принципиальной, разработанной в рамках выполнения курсовой работы.

Сроки выполнения курсового проекта – 9-16 учебные недели семестра. Срок защиты курсового проекта – 17-18 недели семестра.

При согласовании с преподавателем курсовые работы могут быть защищены ранее установленного срока. Каждый этап выполнения курсовой работы, в том числе защита, оценивается отдельно.

3

Часть 1. Расчёт линейного стабилизатора

Задание 1. Линейный стабилизатор с регулируемым выходом1

1.1 Выбрать линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением, удовлетворяющий параметрам, приведённым в таблице 1.1. Для подбора использовать сайты производителей www.analog.com и www.ti.com или сайт дистрибьютора электронных компонентов www.chipdip.ru или любого другого дистрибьютора. Ознакомиться со спецификацией на выбранный стабилизатор

(datasheet)2.

При выборе стабилизатора, необходимо учитывать диапазон входного напряжения в схеме питания. Например, если разрабатываемое устройство будет подключаться к источнику питания с напряжением 8 В -10 В, то по данному параметру подойдет любой стабилизатор с диапазоном входного напряжения, покрывающий

8В -10 В, например 5 В – 15 В.

Свыходным напряжением аналогично. Для схемы питания, которая должна формировать выходное напряжение 4 В, подойдет, например, стабилизатор с диапазоном выходного напряжения 3 В – 9В.

Выход схемы питания будет подключаться к нагрузке. При выборе стабилизатора также необходимо учитывать ток, которым необходимо обеспечить нагрузку. Если известно, что ток, потребляемый нагрузкой, например, 120 мА, то подойдёт стабилизатор с выходным током, например, 200 мА.

В таблице 1.1 приведены параметры схемы питания для выбора и расчёта линейного стабилизатора.

Таблица 1.1 – Параметры для подбора линейного стабилизатора

1 Для расчёта линейного стабилизатора в Приложении А приведён пример выполнения.

2 Не стоит забывать о том, что в спецификации зачастую приводится информация не об одной конкретной микросхеме, а о целом семействе. Поэтому при выполнении задания необходимо из спецификации выбрать именно ту микросхему, которая вам подходит.

4

П р и м е ч а н и е №ИВ – номер индивидуального варианта

Uвх_min – минимальное входное напряжение схемы формирования питания Uвх_max – максимальное входное напряжение схемы формирования питания Uвых – номинальное выходное напряжение схемы формирования питания Iвых – выходной ток схемы формирования питания

Company – производитель стабилизатора

1.2Рассчитать схему для стабилизатора в соответствии со спецификацией на выбранный компонент. Расчёт схемы включает в себя расчёт номиналов резисторов, конденсаторов и прочих пассивных компонентов, если они требуются в схеме.

1.3В соответствии с рассчитанными значениями на этапе 1.2 пассивных компонентов, выбрать наиболее близкие значения сопротивления резисторов и конденсаторов с номиналами из ряда E24. Пересчитать значение выходного напряжения Uвых в соответствии с выбранными компонентами.

1.4Зарисовать итоговую схему с учётом номиналов, выбранных на этапе 1.3. УГО компонентов в соответствии с ГОСТ. Пример оформления приведён на рисунке

1.1.

5

Рисунок 1.1 – Пример оформления схемы Э3 в САПР Altium Designer

1.5Рассчитать ток Iнагр, который будет выдан стабилизатором в нагрузку при

Rнагр = 100 Ом.

1.6Рассчитать мощность Pрасс, которая будет рассеиваться на стабилизаторе с

учётом известного максимального входного напряжения и выходного тока из параметров индивидуального задания.

Задание 2. Линейный стабилизатор с фиксированным выходом

2.1Рассчитать потребляемый нагрузкой ток Iнагр, и потребляемую нагрузкой мощность Pпотр, учитывая Rнагр и Uвых из таблицы 1.2.

2.2Рассчитать мощность Pрасс, которая будет рассеиваться стабилизатором

напряжения, «питающим» нагрузку, учитывая Uвх_max, Uвых из таблицы 1.2 и Iнагр из пункта 2.1.

2.3 Выбрать линейный стабилизатор напряжения с фиксированным3 выходным напряжением, удовлетворяющий параметрам, приведённым в таблице 1.2. Для подбора использовать сайт любого дистрибьютора электронных компонентов.

Таблица 1.2 – Параметры для подбора линейного стабилизатора

2 Зачастую спецификация на семейство стабилизаторов может включать в себя описание компонентов как с регулируемым выходом, так и с фиксированным.

6

П р и м е ч а н и е №ИВ – номер индивидуального варианта

Uвх_min – входное минимальное напряжение Uвх_max – входное максимальное напряжение Uвых – номинальное выходное напряжение Iвых – выходной ток

Company - производитель

2.4Рассчитать температуру tстаб стабилизатора, учитывая Pрасс (корпус линейного для расчётов можно выбрать любой из предложенных в спецификации).

2.5Рассчитать схему для стабилизатора в соответствии со спецификацией на выбранный компонент. Расчёт схемы включает в себя расчёт номиналов резисторов, конденсаторов и прочих пассивных компонентов, если они требуются в схеме. В случае, если в спецификации приведена схема и расчёты не требуются, указать в данном пункте «Схема приведена в спецификации».

2.6Если в пункте 2.5 «Схема приведена в спецификации», то пропустить данный пункт. Иначе в соответствии с рассчитанными значениями на этапе 2.5 пассивных компонентов, выбрать наиболее близкие по номинальным значениям резисторы и конденсаторы из ряда E24.

2.7Зарисовать итоговую схему.

7

Задание 3. Линейный стабилизатор с низким падением напряжения

3.1Вписать в отчёт полное название LDO стабилизатора в соответствии с вариантом из табл. 1.3;

3.2Выделить из спецификации основную информацию про LDO стабилизатор, необходимую на начальном этапе разработки. К каждому пункту приложить фрагмент из спецификации, из которого были взяты параметры. Фрагменты из спецификации НЕ ЗАМЕНЯЮТ ТЕКСТ ОТЧЁТА, А ДОПОЛНЯЮТ ЕГО. В отчёте должны быть приведены ссылки на фрагменты. Чтобы ссылаться на фрагменты, они должны быть пронумерованы и названы в отчёте.

3.2.1 Определить корпус; 3.2.2 Допустимый диапазон входных напряжений;

3.2.3 Допустимый диапазон регулируемого выходного напряжения; 3.2.4 Максимальный выходной ток;

3.2.5 Зависимость падения напряжения на LDO стабилизаторе от какого-либо параметра4;

3.2.6 Описание каждого вывода стабилизатора LDO;

3.2.7 Формульные соотношения, для определения номиналов «обвязки»; 3.2.8 «ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS» - допустимый рабочий диапазон5.

3.3Выбрать ПРОИЗВОЛЬНЫЕ значения Uвх из допустимого диапазона и Uвых из допустимого диапазона, но с учётом выбранного Uвх;

3.4С учётом Uвых из 3.3 рассчитать сопротивление нагрузки, чтобы

потребление тока составляло, например, половину от максимально допустимого для данного стабилизатора;

3.5 Зарисовать схему стабилизатора с рассчитанными R для заданного Uвых в

3.3;

4В данном пункте не уточнён конкретный параметр, от которого необходимо привести зависимость падения напряжения, так как разные производители используют разные параметры. Например, в LTC3026EDD-1#PBF приводится график зависимости падения напряжения (Dropout Voltage) от входного напряжения (Input Voltage).

5Для данного пункта необходимо перевести и прокомментировать перечисленные характеристики.

8

Таблица 1.3 – Перечень номенклатурных номеров LDO стабилизаторов

П р и м е ч а н и е №ИВ – номер индивидуального варианта

Part Number(P/N) – номенклатурный номер изделия (информация для заказа, ORDER INFORMATION)

Требования к отчёту

отчёт должен быть выполнен в электронном виде;

отчёт должен содержать фрагменты фильтров с сайтов дистрибьютеров;

отчёт должен содержать фрагменты схем из спецификации;

отчёт должен содержать фрагменты таблицы из спецификации;

отчёт должен содержать фрагменты формул из спецификации;

рисунки в отчёте должны быть названы и пронумерованы;

в случае, если схемы нарисованы от руки, к отчёту следует приложить фотографию схемы, если оформлены в Altium Designer – приложить скрин.

Загрузка отчёта

Отчёт должен быть прикреплён в системе ОРИОКС в разделе «Домашние задания»:

Дисциплина – Электротехника Контрольное мероприятие – КР. Часть 1

Название задания – «Расчёт линейных стабилизаторов напряжения» Тип работы – Домашняя работа Вариант – (указать номер варианта из таблицы)

Описание – (указать через запятую названия выбранных стабилизаторов)

9

Часть 2. Расчёт импульсного стабилизатора

Задание 1. Импульсный стабилизатор с регулируемым выходом

1.1 Выбрать импульсный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением, удовлетворяющий параметрам, приведённым в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры для подбора импульсного стабилизатора

П р и м е ч а н и е №ИВ – номер индивидуального варианта

Uвх_min – входное минимальное напряжение Uвх_max – входное максимальное напряжение Uвых – номинальное выходное напряжение Iвых – выходной ток

1.2 Рассчитать схему для стабилизатора в соответствии со спецификацией на выбранный компонент. Расчёт схемы включает в себя расчёт номиналов резисторов,

10