Приложение 10 Пример расчета курсовой работы
В качестве примера рассмотрим частичный расчет стабилизатора напряжения.
Шаг 1: Расчет электрических характеристик стабилизатора напряжения.
Исходные данные:
Uвх = 20 В;
Uвых = 5 В;
R1 = 3 кОм;
Rн = 200 Ом;
VT1 – КТ815А;
VD1 – КС156А.
Исходная
схема:
Рис. П.10. 1
Для корректного расчета данной схемы в программе WinSPICE требуется перестроение в соответствии с принципом, описанном выше. Согласно этому получаем:
Рис. П.10. 2
Исходя из построенной схемы, пишется текст программы WinSPICE: *Rezistors
R1 4 2 300
RN 7 0 200
* Independent voltage source
V1 1 0 20
V3 5 1 0
V4 6 0 0
* Diodes
D3 2 1 KS156A
* Bipolar Junction NPN-Transistors
Q1 5 2 3 KT815a
*Models
.model KS156A D(IS=7.32E-16 RS=0.924 TT=5.01E-8 CJO=1.64E-10 VJ=0.75
+ M=0.33 BV=5.561 IBV=0.045)
.model KT815a NPN(Is=10.2f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=70 Bf=191.7 Ise=349.5f
+ Ne=1.422 Ikf=.4139 Nk=.624 Xtb=1.5 Br=1.683 Isc=706.1f Nc=1.473
+ Ikr=.5592 Rc=.203 Rb=5 Cjc=88.73p Mjc=.3333 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=71.14p
+ Mje=.3333 Vje=.75 Tr=2.046u Tf=24.32n Itf=1 Xtf=2 Vtf=10)
*Results
.DC V1 17 23 0.5
.PRINT DC V(0)
.PRINT DC V(1)
.PRINT DC V(2)
.PRINT DC V(3)
.PRINT DC V(5)
.PRINT DC V(6)
.PRINT I(V1)
.PRINT I(V2)
.PRINT I(V3)
.PRINT I(V4)
.END
Шаг 2: Расчет мощности тепловыделения на элементах. Расчет мощности тепловыделения производится в соответствии с пунктом 8 данных методических указаний. Этот показатель рассчитывается для резисторов, транзисторов, диодов и стабилитронов. В зависимости от рассчитываемого элемента используются формулы (2) и (3) соответственно.
Шаг 3: Расчет температуры воздуха внутри корпуса проектируемого РЭУ. Для корректного расчета температуры воздуха требуется составить тепловую модель печатного узла, помещенного в корпус проектируемого РЭУ. Далее модель вводится в программу АСОНИКА-П. Механизм работы с данным пакетом был рассмотрен в курсе лабораторных работ.
Примечание: в случае возникновения трудностей при построении модели в АСОНИКе, студенту рекомендуется воспользоваться руководством пользователя, размещенном в свободном доступе на сайте программы.
Шаг 4: Расчет тепловой модели в программе АСОНИКА-Т (ТРиАНА).
Ввод параметров проектируемого устройства в программу осуществляется в соответствии с пунктом 11. Расстановка элементов на плате, а также результаты моделирования приведены ниже в виде рисунков и карты тепловых режимов работы РЭУ.
При 20°С
Рис. П.10. 3
Рис. П.10. 4
Рис. П.10. 5
Рис. П.10. 6
Рис. П.10. 7
При 25°С
Рис. П.10. 8
Рис. П.10. 9
Рис. П.10. 10
Рис. П.10. 11
Примечание: В случае наличия перегревающихся элементов следует руководствоваться пунктом 9 и пунктом 11.
Шаг 5: Расчет надежности РЭУ. Расчет надежности РЭУ производиться в соответствии с пунктом 12 (при расчете используются данные, представленные в приложении 9). Данный расчет допускается проводить вручную, либо при использовании специального программного модуля reliability_prj.
Оглавление
Введение 2
1. Основные сведения об объекте проектирования 2
2. Последовательность проектирования 5
3. Моделирование электрических характеристик устройства 6
3.1. Описание структуры и параметров элементов электрической схемы 6
3.2. Определение расчётного значения тока для полупроводниковых приборов 10
3.3. Моделирование подстроечного резистора 10
3.4. Определение сопротивления нагрузки 11
3.5. Расчет мощности тепловыделения ЭРИ 11
4. Выбор конструктивного исполнения стабилизатора напряжения 12
5. Моделирование тепловых процессов в конструкции стабилизатора напряжения 13
5.1. Иерархический подход 13
5.2. Методика построения моделей тепловых процессов верхнего уровня 14
6. Расчет тепловых процессов в печатном узле. Программа АСОНИКА-Т (ТРиАНА) 15
16
7. Расчет показателей надежности 16
8. Литература 18
Приложение 1 19
Приложение 2 21
Приложение 3 26
Приложение 4 28
Приложение 5 32
Приложение 6 35
Приложение 7 37
Приложение 8 38
Приложение 9 39
Приложение 10 40