2. Анализ работы электрической схемы.

Принципиальная схема ВВИ представлена в приложении А.

В устройство входят: блок питания, генератор импульсов, усилитель тока, умножитель напряжения.

При подаче напряжения питания транзистор VT3 открыт, а VT4 и VT5 обесточены. По мере роста выходного напряжения протекающий через транзистор VT5 ток, зависящий от положения движка резистора R4, создает на резисторе R2 падение напряжения. Как только это напряжение достигает напряжения запирания транзистора VT3, последний призакрывается, и выходное напряжение стабилизируется. При Е_пит от 7 до 15В выходное напряжение изменяется на 0,2В. С блока питания выходное напряжение поступает на стабилизатор напряжения которое далее питает генератор импульсов. Генератор вырабатывает импульсы частотой 1МГц. Далее импульсы поступают на делители частоты выполненные на двух счетчиках СТ1, СТ2. На выходах 1и 2 получают импульсы с частотой 4кГц.Затем импульсы через токоограничивающие резисторы R8, R9 поступают на составные транзисторы VT6,VT8; VT7,VT9. Далее импульсы поступают на высоковольтный трансформатор 2. С вторичной обмотки снимается высокое напряжение порядка 5 кВ. Затем напряжение поступает на умножитель напряженья, где оно умножается до 25-30 кВ.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

2.3 Оценка элементной базы.

В разрабатываемом устройстве используются:

а) транзисторы:

-КТ315Г-кремниевые низкочастотные маломощные транзисторы, максимальный ток коллектор-эмиттер 100 мА., максимальное напряжение коллектор-база 30 В., выпускаются в пластмассовом корпусе. Выполнены по технологии n-p-n.

-2Т825А - мощные кремниевые меза-планарные составные транзисторы с n-p-n проводимостью: максимальный ток коллектор-эмиттер 20 А., максимальное напряжение коллектор-база 15 В., выпускаются в металлическом корпусе.

-КП103 - полевой транзистор малой мощности с каналом n-типа выпускаются в пластмассовом корпусе. Выполнены по технологии p-n.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

-КП304 - полевой транзистор малой мощности с изолированным затвором обогащенного типа с р-каналом и с выводом от подложки, выпускаются в металлическом корпусе. Выполнены по технологии p-n.

б) микросхемы:

-КР1162ЕН12А - мощный стабилизатор напряжения с фиксированными выходными напряжениями отрицательной полярности, обладающий следующими преимуществами: имеют встроенную защиту от короткого замыкания, от перегрузок по току и перегрева кристалла; содержит 39 интегральных элементов, напряжение стабилизации 12В:

-КР176ИЕ12-микросхема:

- номинальное напряжение питания 15В  5%,

- помехоустойчивость  2 В,

- потребляемая статическая мощность 5 мВт.

в) световая индикация обеспечивается с помощью арсенидогаллиевого светодиода АЛ307АМ. Его характеристики: Сила света 0,15 кдм; Длина волны 0,666 мкм.

г) конденсаторы:

-К50-16А 100 мкФ х 16 В - конденсатор алюминиевый оксидно-электрический с оксидным диэлектриком.

-К50-16А 100 мкФ х 25 В - конденсатор алюминиевый оксидно-электрический с оксидным диэлектриком.

-К50-6 5 мкФ х 25 В - конденсатор алюминиевый оксидно-электрический с оксидным диэлектриком.

-К53-1 1,5 мкФ х 30 В - конденсатор алюминиевый оксидно-электрический с оксидным диэлектриком.

-К10У-5 25 х 0,01 пФ - конденсатор керамические низковольтный с неорганическим диэлектриком.

-КМ 5б - М47 68 пФ - конденсатор керамические низковольтный с неорганическим диэлектриком.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

-КМ 5б - Н90 0,15 пФ - конденсатор керамические низковольтный с неорганическим диэлектриком.

д) диоды:

-Д213- диоды кремниевые, сплавные, выполняются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами, диапазон рабочих температур, -60...+100 ⁰ С⁰.

е) подстроечные резисторы:

типа СП38б со следующими параметрами: диапазон номинальных сопротивлений 10-1,210⁶ Ом, группа по ТКС  50010^-6 1 / С, уровень собственных шумов 20 мкВ/В, минимальное сопротивление 2 Ом, начальный скачок 15, сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях 10000МОм, диапазон рабочих температур –60…+155 С, предельное рабочее напряжение постоянного или переменного тока 100В, износоустойчивость 500 циклов, минимальная наработка 20000 ч., срок сохраняемости 15 лет.

ж) резисторы:

МЛТ 1 Ом - 1 Мом. - прецизионные резисторы с металлодиэлектрическим проводящим слоем, предназначены для работы в высокоточных электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. Относятся к изолированным резисторам. ТКС, 1/⁰ С15, Наработка на отказ ч. 30 000; Диапазон рабочих температур, ⁰ С -60...+70, Срок сохраняемости, 15лет . В схеме используются резисторы мощностью Р 0,125 Вт.

з) запитка устройства осуществляется посредствам провода ПВС-ВП 2х1,0-26-10, 2. Этот провод с поливинилхлоридной сополимерной изоляцией (ПВС), двужильный, сечением 1,0 мм²; длина провода 2,2 м. Диапазон рабочих температур, ⁰ С -60...+125;

Парметры элементной базы приведены в табл. 2.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

Таблица 2. Основные конструктивные параметры элементной базы.

Элементы	Установочная площадь,мм2	Количество элементов	Диапазон температур, С
Диоды: КД213 Д817 Конденсаторы: К50-16-100мкФ. К10У-5-0,01мкФ. К50-16-5мкФ. К50-16-100мкФ. К53-1-5мкФ. КМ5б-0,15мкФ. КМ5б-68пФ. Микросхемы: К176ИЕ12 КР1162ЕН12А Светодиод АЛ307Б Резисторы: МЛТ 0,125 СП38б Транзисторы: КТ315Г КП103 КП304 Трансформатор.	19,6 13,2 103,8 28 50,24 132,66 42,18 16,5 68 188,16 51,36 64 242 106,875 53,4 53,4 26,77 1589,62	2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 2 2 2 1 1	-60..+125 -60..+100 -60..+85 -60..+85 -60..+85 -60..+85 -60..+85 -60..+85 -60..+85 -60..+100 -60..+125 -55..+60 -60..+70 -60..+85 -55..+85 -55..+85 -55..+85 -60..+125

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

Таким образом, с учетом выбранной элементной базой диапазон рабочих температур устройства составит -60..+55, что сответствует техническому заданию.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ КОМПАНОВКА УСТРОЙСЬВА.

1

2

а)

235

4

3

5

6

б)

225

1 – корпус устройства; 6-герметичный бокс;

2 – ПП; 7-высоковольтный трансформатор;

3 – радиаторы; 8-умножитель напряжения.

Рисунок 1.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ВВИ

3.1 Предварительная разработка конструкции устройства

3.1.1 Выбор предварительного варианта компоновки.

Для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра [13. стр. 4]:

1. приведенная площадь наружной поверхности;

2. коэффициент приведенных площадей;

3. коэффициент заполнения объема.

Полный объем первого (рис. 1, а) и второго (рис. 1, б) вариантов:

V₁=А₁*В₁*h₁=235*135*150 = 4758750 мм³;

V₂= А₁*В₁*h₁=225*155*150 = 5231250 мм³;

Площади поверхностей вариантов компоновки блока:

S₁ =2(А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁)=8.710⁴ мм²;

S₂ =2(А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁)=7.110⁴ мм²;

1) Приведенная площадь наружной поверхности [13. стр. 4]:

S_пр1=S₁/V₁=8,710⁴/4,810⁵ = 0,18 мм^-1;

S_пр2=S₂/V₂=9,210⁴/5,210⁵ = 0,17мм ^-1 ;

2) Коэффициент приведенных площадей [13. стр. 4]:

К_пр=S_пр/S_{пр. ш.},

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

где S_{пр. ш} - приведенная площадь шара:

где d – диаметр шара, мм.

Для блока, выполненного в виде шара, диаметр равен максимальной стороне блока, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда, т. е. Для первого варианта d₁=235 мм, а для второго d₂=225. Тогда,

S_{пр. ш1} = 6/235 = 0,025 м^-1,

S_{пр. ш1} = 6/225 = 0,026 м^-1,

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

К_{пр 1} = 0,18/ 0,025 = 7,2 мм^-1;

К_{пр 2} = 0,17/ 0,026 = 6,5 мм^-1;

Так как;

то второй блок более оптимальный по площади наружной поверхности.