4.3.2 Расчет по постоянному и переменному току

Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления определяется по формуле (?) :

(14)

Минимальная ширина проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем определяется по формуле (?):

U_доп - допустимое падение напряжения, В;

. (16)

Значения минимальной ширины печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:b_min1 и минимальной ширины проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем: b_min2 не должны быть меньше рассчитанных значений. Исходя из технических особенностей производства плат по 4 классу точности, выбираем ширину проводника равную 0.15 мм. Это значение больше чем b_min1 и b_min2.

Выбираем ширину питающих проводников b = 1 мм.

Расчет по переменному току не проводится из-за низкой частоты работы схемы, т.е. влиянием паразитных емкостей и индуктивностей проводников можно пренебречь.

4.3.3 Конструктивно-технологический расчет

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий определяется по формуле (?):

Отверстия для выводов микросхем, конденсаторов К53-30 и переходные отверстия, при Д_выв= 0.5мм:

Д₁ = 0.5 + 0.1 + 0.1 = 0.7 мм; (18)

Отверстия для выводов подстроечных резисторов СП3-38, при Д_выв= 1.0 мм:

Д₂ = 1.0 + 0.15 + 0.1 = 1.25 мм. (20)

Максимальный диаметр просверленного отверстия определяется по формуле (?):

Д _0max1 = 0.7 + 0.05 + 0.1 = 0.85 мм; (22)

Д _0max2 = 1.25 + 0.1 + 0.1 = 1.45 мм; (24)

Минимальный диаметр контактной площадки для оплавляемого покрытия олово-свинец определяется по формуле (?):

; (26)

Максимальный диаметр контактной площадки определяется по формуле (?):

Д_max1 = 1.43 + 0.02 = 1.45  1.5 мм; (30)

Д_max2 = 2.03 + 0.02 = 2.05  2.1 мм. (32)

Минимальная ширина проводника определяется по формуле (?):

t_min = 0.15 + 1.50.05 + 0.05 = 0.275 мм. (34)

Максимальная ширина проводника определяется по формуле (?):

t_max = 0.275 + 0.02 = 0.295  0.3 мм. (36)

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой определяется по формуле (?):

; (39)

Результаты расчета показывают, что расстояния между элементами проводящего рисунка больше минимально допустимых.

Минимальное расстояние между проводниками:

S_min = L_З – (t_max + 2 l) = 0.6 – (0.3 +20.03) = 0.24 мм; (42)

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

; (43)

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками металлизированных отверстий, необходимое для проведения между ними проводника определяется по формуле (?):

; (46)

Минимальное расстояние между проводником питания и сигнальным проводником:

. (47)

Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам четвертого класса точности.

4. Расчет электрических параметров печатной платы

Емкость между проводниками при их параллельном взаимном расположении определяется по формуле (?):

. (49)

При других вариантах значение емкости меньше полученного.

Собственная индуктивность параллельных проводников определяется по формуле (?):

; (51)

Взаимоиндуктивность проводников рассчитывается при выполнения условия:

;

где b₁ = 0.3 мм – ширина первого проводника;

b₂ = 0.3 мм – ширина второго проводника;

а = 0.6 мм – расстояние между проводниками.

Так как l не намного больше рассчитанного значения (12 мм), т.е. условие не выполняется, то взаимоиндуктивность на проводники влияет незначительно.

5 ВЫБОР СПОСОБА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА УСТРОЙСТВА

Тепловой режим блока характеризуется совокупностью температур отдельных его точек.

Определим условную поверхность нагретой зоны S_з, м² для воздушного охлаждения:

S_з = 2(ab + (a + b)hK_з.о); (54)

где a,b,h – геометрические размеры блока, м;

К_з.о – коэффициент заполнения объема;

a = 9010^-3 м;

b = 10010^-3 м;

h = 6510^-3 м;

S_з = 2(9010^-310010^-3+(9010^-3+10010^-3)  6510^-30.39)= 269710^-5 м².(55)

Определим удельную мощность нагретой зоны q₃, Вт/м², как количество теплоты, рассеиваемое с единицы площади:

q₃=Q/S₃, (56)

где Q – мощность, рассеиваемая блоком, Вт:

Максимально-возможный потребляемый устройством ток, как видно из схемы электрической принципиальной, не превысит 100 мА.

Q = IU = 10010^-39 = 0.9 Вт; (57)

q_з=0.9 / 2763310^-6 = 32.6 Вт/м². (58)

Определим температуру зоны.

Примем температуру зоны Т_з= 45⁰С. Она не достигает максимального значения рабочей температуры элементов. Нормальная температура окружающей среды, при которой работает устройство Т_с = 20 ⁰С. Тогда разность температур t будет определяться по формуле:

t = Т_з-Т_с = 45- 20 = 25 ⁰С. (59)

Для выбора способа охлаждения используем график приближенного определения необходимого способа охлаждения прибора (рисунок 2). Из графика видно, что прибор относится к зоне 1, следовательно, разрабатываемому акустическому автомату вентиляция не требуется.

Рисунок 2 – График приближенного определения способа охлаждения.

Список литературы

1. А. Сахаров. Устройство дистанционного управления. РАДИО № 6, 1987.

2. Д. Степанов. Дистанционное управление моделями. РАДИО № 7, 1997.

3. Классификатор ЕСКД.

4. Общие требования к текстовым документам ГОСТ 2.105-79.

5. Общие правила выполнения чертежей ГОСТ 2.301-60, ГОСТ 2.318-81.

6. ОСТ 4 010.030-81 Установка навесных элементов на печатные платы.

7. Оформление спецификаций. Методические указания к практической работе по курсу “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1998.

8. Разработка и расчет радиоэлектронной аппаратуры. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1995.

9. Рациональный выбор несущих конструкций. “Методические указания к практической работе по курсу “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1999.

10. Нефедов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Издательская фирма «КУбК-а», Москва, 1997.

11. Фомина Н. Н. Разработка конструкции печатных плат. Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1995.

12. Школа академика Власова: выпуск 1. Сборник методических трудов кафедры “Управление и информатика в технических системах”. Балаковский институт техники, технологии и управления. Под ред. Власова В. В. – М.: “Буркин”, 1998.перераб. и доп. – М.: “Высшая школа”, 1985.