5 Определение основных конструктивных параметров печатной платы
5.1 Определение размеров печатной платы
Размеры печатной платы определяются исходя из площади, необходимой для размещения всех электрорадиоэлементов, элементов печатного монтажа и площади дополнительных зон.
При компоновке элементов на печатных платах оперируют понятием установочной площади элемента, которую для большинства элементов вычисляют по формуле (3):
Sуст = 1.3 BL , (3)
где В – максимальная ширина (диаметр элемента);
L – длина элемента, включая отформованные выводы (установочный размер).
Установочная площадь учитывает зазоры, которые необходимы для работы укладочного инструмента.
Если печатная плата содержит краевые поля, необходимые для маркировки, установки контрольных точек, элементов фиксации и коммутации, то их площадь также включается в полную площадь печатной платы.
При определении полной площади платы вводят коэффициент ее увеличения, находящийся в пределах КS= (1,5...3) :
, (4)
где N - количество компонентов на плате;
Sкп - площадь краевых полей платы.
Sуст
–установочная
площадь отдельных элементов
Задавшись коэффициентом увеличения 2, определим площадь печатной платы:
Sуст=2х7953,92=15907,84 мм2
(5)
Масса элементов равна примерно 75 грамм.
Если печатный узел используется в составе стойки или как субблок, выбирается стандартный типоразмер печатной платы. В нашем случае проектируемый функциональный узел располагается в автономном блоке, поэтому возможно применение ПП произвольных размеров, обеспечивающих необходимую площадь. Исходя из площади печатной платы, определяем конкретные, габаритные размеры в соответствии с ГОСТ 10317-79. По техническому заданию не требуется плата оригинальной формы, поэтому выбрана прямоугольная форма печатной платы. Полученной установочной площади соответствует плата с линейными размерами 100×160 мм.
5.2 Определение диаметров монтажных и крепежных отверстий, размеров контактных площадок
Диаметр монтажного отверстия зависит от диаметра вывода элемента, необходимого монтажного зазора, обеспечивающего возможность автоматизации сборки и затекание припоя внутрь отверстия при пайке, наличия металлизации и определяется по формуле:
d = dэ + r + |Δdно|, (6)
где dэ - диаметр вывода навесного элемента;,
r - разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода элемента. Определим r=0.4 мм;
Δdно - нижнее предельое отклонение номинального значения диаметра отверстия. Для плат 2-го класса точности на отверстия диаметром до 1 мм |Δdно|=0.1 мм.
Контактные площадки могут иметь произвольную форму, однако предпочтительной является круглая форма. Ее площадь (без учета площади отверстия) для 2-го класса точности должна быть не менее 2,5мм2. Для обеспечения лучшей трассировки допускается подрезание краев контактной площадки до минимально допустимого гарантийного пояска или развитие в свободную сторону. Контактная площадка, предназначенная для установки первого вывода многовыводного элемента, должна иметь форму, отличную от остальных (например, иметь "усик"). Диаметр круглой контактной площадки определим по формуле:
dк = d + Δdво +2b +c, (7)
где, d – диаметр монтажного отверстия;
b – гарантийный поясок контактной площадки, для 2-го класса точности b=0.2мм;
c – коэффициент, учитывающий влияние разброса межцентрового расстояния, смещение фольги в разных слоях, подтравливание диэлектрика. Учитывая 2-ой класс точности примем с=0.4мм.
Δdво – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия. При размерах диаметра отверстия d0≤1 мм Δdво=0.1 мм.
Результаты вычислений занесем в таблицу 9.
Таблица 9
|
Элементы |
Диаметры выводов, мм |
Δd, мм |
Диаметры монтажных отверстий, мм |
Диаметры контактных площадок, мм |
|
C1 |
0.8 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
C2-3 |
0,8 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
DA1 |
0.5 |
0,1 |
1,0 |
1,9 |
|
DA2 |
0,5 |
0,1 |
1,0 |
1,9 |
|
R1,R4-5,R8 |
0,6 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
R2-3,R7, R9-11,R13-17 |
0,6 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
R12 |
1,00 |
0,15 |
1,3 |
2,2 |
|
HL1 |
0,56 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
VD1-2 |
1,035 |
0,15 |
1,5 |
2,4 |
|
VD3-4 |
0,56 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
VD5 |
0,55 |
0,1 |
1,3 |
2,2 |
|
VS1 |
0,85 |
0,1 |
1,5 |
2,2 |
|
VT1 |
0,4 |
0,1 |
1,0 |
1,9 |
|
VT2 |
0,5 |
0,1 |
1,0 |
1,9 |
|
VT3 |
0.5 |
0.1 |
1,0 |
1,9 |
Для того, чтобы выбрать минимальное расстояние между двумя расположенными рядом печатными проводниками, следует найти рабочее напряжение между проводниками, которое будет максимально допустимым при заданных условиях эксплуатации ФУ.
В проектируемом узле напряжение между любыми проводниками не превышает 30 В, (расстояние между проводниками берется таким образом, чтобы узел мог работать без пробоя и паразитная емкость была минимальна в условиях повышенной влажности (933% при температуре 402 в течении 48 часов). Для того, чтобы определить требуемую ширину печатных проводников и толщину фольги найдем токи в сильноточных цепях. Как уже было ранее рассчитано, ток в любой из цепей микросхемы не превышает 13 мА. Наибольшие токи протекают по цепи питания. Суммарный ток потребления возьмем приблизительно 30 мА. Допустимая токовая нагрузка на элементы проводящего рисунка для фольги 30 А/мм2(30*106А/м2).