Основные параметры М1114ЕУ3, М1114ЕУ4.
Тема: Разработка конструкции узла импульсного преобразователя с 12В на 220В 50Гц
группа IV ГОСТ 11478-88
Журнал: Источники питания.
1.2. Условия эксплуатации:
На открытом воздухе, в том числе в условиях движения (на ходу, в салоне автомобиля, катера и т.п.)
| Синусоидальная вибрация | 10-150 (Гц) |
| Механические удары | 1000 |
| Предельная повышенная температура | +55 со |
| Пониженная температура среды | -40 со |
| Повышенная влажность | 93% |
| Пониженное атмосферное давление | 70 кПа |
| Воздействие пыли | 2±1 г/м3 |
Под объектами размещения понимают поверхности или объем, на котором или в котором устанавливается (размещается) устройство.
В зависимости от размещения аппаратура делится на категории, а категории в свою очередь на группы:
Таблица 1
| Бортовая | Морская | Наземная |
| Самолётная Ракетная Космическая | Корабельная Буйковая | Стационарная Возимая(m ≤ 2/3 mтр.ср.) Переносная(m ≤ 25кг ) Носимая(портативная m ≤ 3кг) Бытовая |
| Воздух, Космос | Вода, Море | Суша |
По условиям эксплуатации задана группа IV ГОСТ 11478-88. Узел импульсного преобразователя с 12В на 220В 50Гц относится к возимой аппаратуре. Он будет эксплуатироваться на ходу (в условиях движения, в автомобиле, катерах и т.п.)
Эту группу характеризуют следующие климатические факторы:
|
|
|
| Синусоидальная вибрация | Диапазон от 10 до 150 (Гц) |
| Механические удары | 1000 |
| Предельная повышенная температура | +55 со |
| Пониженная температура среды | -40 со |
| Повышенная влажность | 93% |
| Пониженное атмосферное давление | 70 кПа |
1.1. Введение
В последнее время довольно часто, при отсутствии сетевой проводки, возникает необходимость питать бытовые приборы от сети автомобиля и не только.
Существует не мало преобразователей с 12В на 220В но они работают на повышенной частоте. Для некоторых приборов это допустимо , но далеко не для всех, ведь большинство приборов не смогут корректно работать при недопустимой частоте.
Отсюда и вытекает необходимость разработки подобного узла.
Исходя из Технического Задания (ТЗ) целью проекта является разработка конструкции узла импульсного преобразователя с 12 В на 220 В 50 Гц который должен обладать надежностью не менее 12000 часов.
Альбом курсового проекта будет содержать следующие Конструкторские Документы (КД) :
ТЗ на проект
Ведомость Технического Проекта (ТП)
Пояснительная Записка (ПЗ)
Схема Электрическая принципиальная (Э3)
Перечень элементов (ПЭ3)
Сборочный Чертеж (СБ)
Спецификация
|
|
|
Рабочий чертеж платы печатной (ПП)
При реализации проекта будут использоваться системы автоматизированного проектирования, такие как САПР KiCAD и КОМПАС 3D V9. С помощью данных САПР будут выполняться схема электрическая принципиальная (Э3), Оформляться чертежи такие как сборочный чертеж (СБ) и будет разводиться ПП. Из этого следует необходимость использования САПР в проектирования курсового проекта, так как это играет большую роль в реализации проекта.
2.4. Обоснование Выбора элементной базы
| Элемент | Номинал , кОм | Мощность, Вт |
| R1 | 5,1 | 0,25 |
| R2 | 47 | 0,25 |
| R3 | 16 | 0,25 |
| R4, R6 | 3,9 | 0,25 |
| R5, R11 | 3,9 | 0,5 |
| R8, R13 | 100 Ом | 0,5 |
| R9 | 0,1 Ом | 5 |
| R12 | 47 Ом | 1 |
В схеме применены постоянные резисторы типа: R9 C15-16МВ , R12 С5-5 , а все остальные С2-23.Подстроечный резистор типа С5-2 или СП3-19б , R7 22кОм.
Конденсаторы неполярные
| Элемент | Номинал , мкФ | Напряжение, В |
| С3..С8 | 1,5 | 50 |
| С9 | 0,22 | 50 |
Конденсаторы полярные
| Элемент | Номинал , мкФ | Напряжение, В |
| С1 | 220 | 16 |
| С2 | 47 | 16 |
В схеме применены С1, С2 К52-1
С3..С8 К10-17, С9 К73-17В.
|
|
|
Диоды
| Элемент | Тип элемента |
| VD 1 | КД 213 А |
| VD 2 | КД 212 А |
Транзисторы VT1, VT2 типа КТ825А
Микросхема аналоговая DA1 1114ЕУ4
Выбор резисторов.
| Тип | Мощность | Диапазон значений | Допуск | Раз-ры (мм) | Предельное напряжение, В | Темп-ра Среды, со | Влажность, % | ТКС | ||
| D | L | L1 | ||||||||
| C2-23 | 0,25 | 1-5,11*106 | ±5% | 3 | 7 | 20 | 250 | -60..+70 | 95 | ±1200 |
| C2-50 | 0,25 | 10-1*106 | ±5% | 2,4 | 6 | 20 | 200 | -55..+70 | 95 | ±250 |
| C2-6 | 0,25 | 100-2*106 | ±5% | 3 | 7 | 20 | 200 | -60..+25 | 98 | ±250 |
Выбирается резистор С2-23, так как он подходит по всем параметрам и у него не большие габариты, маленький допуск.
| Тип | Мощность | Диапазон значений | Допуск | Раз-ры (мм) | Предельное напряжение, В | Темп-ра Среды, со | Влажность, % | ТКС | ||
| D | L | L1 | ||||||||
| C2-23 | 0,5 | 1-5,1*106 | ±1% | 4,2 | 10,8 | 25 | 350 | -60..+70 | 98 | ±50 |
| C2-33Н | 0,5 | 0,1-5,1*106 | ±2% | 4,2 | 10,2 | 25 | 350 | -60..+155 | 98 | ±100 |
| Р1-7 | 0,5 | 1-5,1*106 | ±2% | 4,2 | 10,8 | 25 | 350 | -60..+70 | 98 | ±1000 |
Выбирается резистор С2-23 так как он обладает стабильным температурным коэффициентом и меньшим допуском.
|
|
|
| Тип | Мощность | Диапазон значений | Допуск | Раз-ры (мм) | Темп-ра Среды, со | Влажность, % | ТКС | ||
| D | L | L1 | |||||||
| С5-42В | 5 | 0,1-104 | ±5% | 8,8 | 20 | 25 | -60..+100 | 98 | ±200 |
| С5-16МВ | 5 | 0,1-5,1 | ±2% | 11 | 32 | 25 | -60..+100 | 98 | ±150 |
| С5-43 | 5 | 0,1-104 | ±5% | 8,8 | 20 | 25 | -60..+100 | 98 | ±200 |
Выбирается резистор С5-16МВ, он обладает наименьшим допуском и стабильным ТКС.
| Тип | Мощность | Диапазон значений | Допуск | Раз-ры (мм) | Темп-ра Среды, со | Влажность, % | ТКС | ||
| D | L | L1 | |||||||
| С5-5 | 1 | 5,1-180*103 | ±0,2% ±0,5% | 6,15 | 20 | 25 | -60..+70 | 98 | ±150 |
| С2-29 | 1 | 1–8,56*106 | ±0,5% | 9,8 | 20 | 25 | -60..+85 | 98 | ±5 |
| ТВО-60 | 1 | 1-1*106 | ±5% | 5 | 29,5 | 4 | -60..+85 | 98 | -2000 |
Выбирается резистор С5-5, так как он подходит по всем параметрам и у него маленький допуск и так же небольшие размеры.
| Тип | Мощность | Диапазон значений | Допуск | Темп-ра Среды, со | Влажность, % | Напряжение, В | |
| СП3-19б | 0,5 | 10-1*106 | ±10% | -60..+70 | 98 | 150 | |
| СП3-16б | 0,5 | 33-1*107 | ±10% | -60..+85 | 98 | 250 | |
| СП3-44б | 0,5 | 10-2,2*106 | ±10% | -60..+85 | 98 | 100 |
Выбирается построечный резистор СП3-19б так как он обладает самыми маленькими габаритами, и так же он отличается легким монтажом.
Выбор конденсаторов
| Тип | Номинальная Емкость | Напряжение | Масса , г | Раз-ры (мм) | Допуск | Темп-ра Среды, со | Наработка до отказа | ТКС | ||
| D | L | d | ||||||||
| К52-1 | 10-220 мкФ | 16 | 2,5 | 4,6 | 17,5 | 0,6 | ±50% | -60..+85 | 25000 | ±50 |
| 7,5 | 7,5 | 24 | 0,8 | |||||||
| К50-38 | 47-10000мкФ | 16 | 1,2 | 6 | 13,5 | 0,6 | -50% | -60..+85 | 5000 | ±100 |
| 4,5 | 10 | 16 | 0,6 | 7000 | ||||||
| К50-31 | 122-470 мкФ | 16 | 2 | 8,5 | 22 | 0,8 | -50% | -40..+70 | 10000 | ±1000 |
| 4 | 8,5 | 27 | 0,8 | |||||||
Выбирается конденсатор типа К52-1 так как у элемента меньшие размеры, масса и допуск из предложенных, наработка соответствует ТЗ.
| Тип | Диапазон Ёмкостей | Напряжение | Раз-ры (мм) | Допуск,% | Темп-ра Среды, со | Группа по ТКЕ | Номинальная емкость | ||
| L | B | H | |||||||
| КМ-6 «б» | 0,022-2,2 мкФ | 50 | 14 | 13,5 | 10 | -20 +80 | -60..+85 | Н90 | 1,5 мкФ |
| 12 | 12 | 7,5 | 0,22 мкФ | ||||||
| К10-47 | 0,022-2,2 мкФ | 50 | 16 | 13,5 | 6,3 | -20 +80 | -60..+85 | Н30 | 1,5 мкФ |
| 9 | 7 | 6,3 | Н90 | 0,22 мкФ | |||||
| К10-17-2 | 6,8*10-3-2,2*10-6 | 50 | 8 | 6,6 | 8 | -20 +50 | -60..+125 | Н50 | 1,5 мкФ |
| 4 | 2,9 | 4 | Н90 | 0,22 мкФ | |||||
Выбирается конденсатор типа КМ-6«б» так как подходит по номиналу и выигрывает в габаритах.
Диоды
К- кремниевый;Д-диод;2-диод выпрямительный с Iпр=0,3-10А
| Тип | Предельные значения | Значения параметров | Тк.мах | |||||
| Uобр.макс. (Uобр.и.мак.) B | Iпр.макс. (Iпр.и.мак.) mA | Iпрг. A | fраб. (fмакс.) kГц | Uпр. B | при Iпр. mA | Iобр. mkA | ||
| КД209А | 400 (400) | 700 | 15 | - | 1,0 | 700 | 100 | 85 |
Транзистор КТ602А
| Транзистор | B1-B2/Iк /мА | Fт МГц | Cк/Uк пф/В | Cэ/Uэ пф/В | Rб*Cк псек | tр нс | Uкэ/(Iк/Iб) В/(мА/мА) | Uкб В | Uкэ/R В/Ом | Uэб В | Iкм/Iкн А/А | Iбм А | Pк/Pт Вт/Вт | Rпк C/Вт |
| КТ602А | 20-80 /10 | 150 | 4/50 | 25/0 | 300 | 3.0(50/5) | 120 | 100/1к | 5 | 0.075/0.5 | 0.85/2.8 | 45 |
Микросхема 1114ЕУ4 –двух штатный ШИМ контроллер
Основные параметры М1114ЕУ3, М1114ЕУ4.
Uпит.микросхемы (вывод 12) - Uпит.min=9В; Uпит.max=40В
Допустимое напряжение на входе DA1, DA2 не более Uпит/2
Допустимые параметры выходных транзисторов Q1, Q2:
Uнас менее 1.3В;
Uкэ менее 40В;
Iк.max менее 250мА
Остаточное напряжение коллектор-эммитер выходных транзисторов не более 1.3В.
I потребляемый микросхемой - 10-12мА
Допустимая мощность рассеивания:
0.8Вт при температуре окр.среды +25С;
0.3Вт при температуре окр.среды +70С.
Частота встроенного опорного генератора не более 100кГц.
Тип корпуса 238.16-1(2)
2.6 Компоновочный расчет печатного узла
Целью компоновочного расчета является: определение основных показателей печатной платы (ПП). Необходимо выбрать и обосновать тип, группу жесткости и класс точности платы.
Согласно техническому заданию (ТЗ) тип платы односторонний.
Этот тип характеризуется:
1) Расположением ЭРЭ на стороне противоположной стороне пайки.
2) Возможностью обеспечения повышенных требований точности выполнения проводящего рисунка.
3) Отсутствием дополнительного изоляционного покрытия.
4) Возможностью максимальной автоматизации технологического процесса.
5) Низкая себестоимость.
6) Высокая ремонтоспособность.
Прочность ПП как несущей части конструкции определяется группой жесткости.
Выбирается группа жесткости конструктором на сравнении климатических факторов при эксплуатации (заданных в ТЗ) со значениями климатических Внешне Воздействующих Факторов (ВВФ). ГОСТ 23752-79 таблица 5, плата должна оставаться рабочей в заданных климатических условиях.
Исходя из ТЗ выбирается вторая группа жесткости так как она обеспечивает максимальную прочность платы при минимальных затратах, так же обеспечивает нужные значения влажности и температуры
Плотность монтажа ПП влияет на выбор класса точности. Она может оцениваться коэффициентом заполнения, который показывает какая площадь платы занята элементами.
где Siуст – установленная площадь ЭРЭ определенного типа
Snn – площадь ПП.
Установочные площади элементов будут зависеть от габаритных размеров каждого и выбранного варианта установки.
Размеры влияющие на определение установочных площадей приведены в таблице1.
Таблица 1.
| Наименование И тип ЭРЭ | Кол ЭРЭ Nj (шт) | D (мм) | l1 (мм) | L (мм) | H (мм) | B (мм) | Sjуст (мм2) | Nj * Sjуст (мм2) |
| C2-23-0,25 | 5 | 3 | 12,5 | - | - | - | 37,5 | 187,5 |
| C2-23-0,5 | 4 | 4,2 | 12,5 | - | - | - | 52,5 | 210 |
| C5-5-1 | 1 | 6,15 | 26,25 | - | - | - | 161,5 | 161,5 |
| C5-16МВ-5 | 1 | 11 | 38,75 | - | - | - | 426,5 | 426,5 |
| СП3-19б | 1 | 7,5 | - | - | 6,5 | 49 | 49 | |
| К52-1 47мкФ | 1 | 4,9 | 25 | - | - | - | 122,5 | 122,5 |
| К52-1 220 мкФ | 1 | 8 | 31,25 | - | - | - | 250 | 250 |
| КМ-6«б» 0,22 мкФ | 1 | - | - | 11 | 17 | - | 187 | 187 |
| КМ-6«б» 1,5 мкФ | 6 | - | - | 14 | 18,5 | - | 259 | 1554 |
| КТ602А | 2 | 16 | - | - | - | - | 201 | 402 |
| МС 1114ЕУ4 | 1 | - | 7,5 | - | 19,5 | - | 147 | 147 |
Так как размеры платы не регламентируются , их необходимо определить. Что бы определить размеры ПП необходимо задаться Кз по классу точности. Задается третий класс точности так как в схеме присутствует микросхема и так же присутствуют дискретные элементы.
(2)
Для определения сторон ПП необходимо использовать условия унификации по ГОСТ Р 53429-09
I. Форма платы должна быть прямоугольной.
II. Соотношение не более 3:1.
III. Кратность размеров
a. При длине сторон до 100 мм кратность должна быть 2.5 .
b. При размерах от 100 до 350 мм кратность должна быть 5.
c. При размерах от 350 и более кратность должна быть 10.
По условиям эксплуатации ,заданных в ТЗ, ПП должна обладать высокой прочностью, поэтому выбирается соотношение сторон 1:1, так как данный вариант обеспечит наивысшую прочность ПП по сравнению с другими.
(3)
где х – короткая сторона платы
Далее размеры необходимо унифицировать то есть привести к кратности 2,5 следовательно стороны ПП будут равны 80 мм.
По определенному Кз выбранным размерам ПП .
Исходя из полученного Кз выбирается третий класс точности так как Кз соответствует данному классу точности.
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!