Источник бесперебойного питания мощностью 600 Вт

Содержание

См.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

РТ 01.430127.001 ПЗ

Разработ.

Провер.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Источник бесперебойного питания

По я снительна я записка

Лит.

Листов

119

НТУУ КПИФ РТФ

Вступление........................................................................................................... 4

Раздел 1. Техническая часть............................................................................ 7

1.1. Обоснование обеспечения словий ТЗ.............................................................................. 7

1.2. Обзор аналогов изделия.......................................................................................................... 8

1.3. Описание структурной схемы............................................................................................... 9

1.3.1. Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питания..................... 9

- ИБП резервного типа (Off-Line или standby)....................................................................... 10

- линейно-интерактивный ИБП (Line-Interactive)................................................................ 11

- ИПа с двойным преобразованием напряжения (On-Line).................................................. 12

1.3.2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питания................... 14

1.4. Описание схемы электрической принципиальной................................................... 18

1.4.1. Зарядное стройство.......................................................................................................... 18

1.4.2. Преобразователь постоянного напряжения................................................................ 20

1.4.3. Стабилизатор напряжения 30В...................................................................................... 22

1.4.4. Выходной инвертор............................................................................................................ 23

1.4.5. Схема байпаса....................................................................................................................... 23

1.4.6. Узел правления.................................................................................................................. 24

1.5. Разработка и расчет злов схемы электрической принципиальной.................... 26

1.5.1. Электрический расчет схемы зарядного стройства................................................. 26

1.5.2. Электрический расчет схемы импульсного стабилизатора напряжения............ 41

1.5.3. Электрический расчет входного и выходного фильтров......................................... 52

1.6. Обоснование выбора элементов схемы............................................................................ 60

1.6.1. Выбор резисторов............................................................................................................... 61

1.6.2. Выбор конденсаторов........................................................................................................ 65

1.6.3. Выбор индуктивностей и трансформаторов............................................................... 69

1.6.4. Выбор активных элементов.............................................................................................. 70

1.7. Расчет печатной платы.......................................................................................................... 72

1.7.1. Расчет площади печатной платы................................................................................... 72

1.7.2. Расчет параметров металлизированных отверстий................................................. 74

1.7.3. Расчет ширины печатных проводников...................................................................... 77

1.8. Тепловой расчет....................................................................................................................... 78

1.9. Расчет надежности стройства............................................................................................ 80

Зм.

рк..

№ докум.

П<дпис

Дата

рк.

РТ01.430127.001 ПЗ

Раздел 2. Экономический расчет.................................................................................. 84

2.1. Анализ ринка........................................................................................................................... 84

2.2. Расчет ровня яркости........................................................................................................... 85

2.2.1. Основные технические параметры стройства.......................................................... 85

2.2.2. Определение важности показателей............................................................................. 85

2.3. Расчет себестоимости стройства........................................................................................ 91

2.3.1. Расчет расходов на закупку материалов....................................................................... 92

2.3.2. Расчет расходов на покупные изделия и полуфабрикаты...................................... 93

2.3.3. Расчет основной заработной платы............................................................................... 96

2.3.4. Дополнительная зарплата работников......................................................................... 97

2.3.5. Начисление заработной платы........................................................................................ 97

2.3.6. Общепроизводственные расходы................................................................................... 97

2.3.7. Административные расходы............................................................................................ 98

2.3.8. Расходы на сбыт................................................................................................................... 98

2.4. Определение цены изделия................................................................................................. 99

2.4.1. Нижняя граница цены....................................................................................................... 99

2.4.2. Верхняя граница цены..................................................................................................... 100

2.4.3. Договорная цена................................................................................................................ 101

2.4.4. Определение объема производства продукции....................................................... 101

Раздел 3. Охрана труда....................................................................................................... 104

3.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов...................................... 104

3.2. Характеристика параметров рабочего помещения................................................... 105

3.3. Расчет естественного освещения...................................................................................... 107

3.4. Расчет искусственного освещения................................................................................... 110

3.5. Оценка санитарных норм словий труда при пайке............................................... 112

3.6. Электробезопасность............................................................................................................ 113

3.7. Пожарная безопасность помещения............................................................................... 114

Выводы.......................................................................................................................................... 118

Список литературы.............................................................................................................. 119

Вступление

В насто я щее врем я наблюдаетс я величение потребности в высокоскоростных центрах обработки данных, системах телекоммуниканциоой св я зи в реальном масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим технологическим процессом. Рост потребности в таком оборудовании вместе с обеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигает повышенные требовани я к источникам электропитани я .

Невзира я на то, что при генерации электроэнергии, напр я жение имеет отличные характеристики, в тот момент, когда электропитание достигает потребител я , его качество далекое от идеального. Большинство типов помеха недопустимое, например, значительные провалы напр я жени я и колебани я частоты, что может привести к непоправимым потер я м, вызванным повреждением оборудовани я . Обычно же финансовые последстви я этого могут быть существенными, вли я я не только на текущую работу, но, что я вл я етс я серьезнее, и на развитие предпри я ти я , которое понесло бытки.

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры, одним из основных критериев экономичности я вл я етс я снижение потребл я емой устройством мощности (в частности, применение новых технологийа позволило сократить на несколько пор я дков потребление энергии бытовой аппаратурой, по сравнению, например с тем, что было дес я тки лет тому назад).

За прошедшие более чем 100 лет от момента по я влени я первого электронного стройства (радио А.С. Попова) до наших дней изменилось несколько поколений электронных стройств, которые имеют принципиальные отличи я а по функциональным возможност я м, типу примен я емой элементной базы, конструктивно-техническому решению и т.д. Это равной мерой относитс я к радиоэлектронной аппаратуре бытового назначени я , так и системам правлени я сложными техническими объектами, такими как воздушные лайнеры, космические аппараты и др. Однако каждыйа вид электронных средств, будь это компьютер, схема правлени я работой системы жизнеобеспечени я , проигрыватель компакт дисков или радиолокационна я станци я , все они имеют стройство, которое обеспечивает электропитанием все злы и элементы (электронных ламп, транзисторов, микросхем), стройств, которые вход я т в ту или другую систему. Следовательно, наличие источника питани я в любом стройстве вещь вполне очевидна я и требовани я к нему достаточно большие, ведь от его качественной работы зависит работа устройства в целом. Особенное внимание, при разработке источников питани я , стали дел я ть при построении сложных цифровых стройств (персональныйа компьютер или люба я друга я микропроцессорна я техники), где возникла потребность обеспечени я этих стройств непрерывным и самое главное - качественным питанием. Пропадание напр я жени я дл я устройств этого класса может быть фатальным:а медицинские системы жизнеобеспечени я нуждаютс я а в посто я нной работе комплекса стройств, и требовани я к их питанию очень строги; системы банковской защиты и охранные системы; системы экстренной св я зи и передачи информации.

При создании электронного стройства отдельного класс и назначени я (электронно-вычислительные машины, медицинска я и бытова я электронна я техника, средства автоматизации) источник обеспечени я гарантированного питани я может быть подобран из тех, которые выпускаютс я серийно. В некоторых странах существуют фирмы, которые специализируютс я на промышленном выпуске источников бесперебойного питани я , и потребитель имеет возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит. Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикам источника бесперебойного питани я , которые выпускаютс я серийно, не удовлетвор я ют потребност я м потребител я , необходимо разработать новый, с четом всех правил, специфических дл я этого вида.

Темой данного проекта я вл я етс я разработка ниверсального источника бесперебойного питани я (далее ИБП). Его ниверсальность заключаетс я в том, чтобы он мог использоватьс я в любой аппаратуре мощностью до 600 Вт, начина я с аперсонального компьютера и заканчива я медицинской аппаратурой. Причина построени я бесперебойного источника - это возможность его использовани я в любой аппаратуре, дл я которой стабильное электропитание я вл я етс я важным фактором.

Раздел № 1. Техническа я часть.

1.1. Обоснование обеспечени я словийа ТЗ.

Исход я из назначени я проектируемого стройства и специфики области его применени я , рассмотрим основные критерии, согласно которым будет вестись последующа я разработка.

К основным критери я м разработки источника бесперебойного питани я стоит отнести надежность и стойкость к внешним воздействи я м (в частности, к вибрационным и дарным нагрузкам).

Дл я повышени я надежности блока, при его проектировании, предлагаетс я :

- обеспечить легкие электрические, тепловые рабочие режимы деталей и материалов конструкции, их правильный выбор;

- обеспечить надежную защиту от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов;

- широко использовать интегральные микросхемы (далее ИМС), также стандартные компоненты;

- обеспечить ремонтопригодность издели я , использу я функционально-узловой метод конструировани я .

На ранней стадии, процесс проектировани я заключатьс я в рассмотрении подобных систем с подбором технологии электропитани я . Перечислим факторы, что вли я ют на этот этап:

- стоимость;

- масса и размеры;

- коэффициент полезного действи я блока питани я ;

- входное напр я жение;

- срок действи я аккумул я торной батареи;

- необходимое качество выход я щего напр я жени я ;

- врем я , необходимое дл я выхода продукции на рынок.

С целью обеспечени я эстетических и эргономичных показателей, предлагаетс я использовать современный дизайн.

Дл я обеспечени я заданных климатических и механических требований предлагаетс я использовать элементную базу и материалы, учитыва я предельные внешние воздействи я , которые негативно вли я ют на работоспособность издели я .

1.2. Обзор аналогов издели я .

Одним из аналогов нашего издели я я вл я ютс я ИБП PW5125RM и PW5115RMа производства фирмы Powerware. Они также предназначены дл я креплени я в серверную стойку и имеют выходную мощность ВА. Другие технические характеристики можно привести в виде таблицы.

Характеристики ИБП. Таблица 1.2.1.

Параметры	PW5125RM	PW5115RM
Выходна я мощность (ВА/Вт)	1/900	1/670
Габаритные размеры (мм)	43249489	44045058
Масса (кг)	27	20
Номинальное выходное напр я жение (В)	220-240	220-240
Возможный диапазон входного напр я жени я (В)	166-276	175-250
Рабоча я частота (Гц)	50/60	50/60
Номинальное входное напр я жение (В)	220-240	220-240
КПД (%)	93	90
Индикаци я параметров	Светодиоды	Светодиоды
Коммуникационный порт	RS232	RS-232
Рабочий диапазон температур	0 - 40 С⁰	0-40 С⁰
Шум (дБ)	Не больше 50	Не больше 45
Врем я работы при максимальной нагрузке (мин.)	7	5

Данные ИБП имеют хорошие параметры и высокую цену. Поэтому, возникает необходимость в дешевых и надежных ИБП, которые не ступают по характеристикам их зарубежным аналогам и даже превосход я т. В дипломном проекте будет проведена разработка такого стройства.

1.3. Описание структурной схемы.

1.3.1. Обзор и анализ структурных схем систем

бесперебойного питани я

Источник бесперебойного питани я - автоматическое стройство, которое обеспечивает питание нагрузки при полном исчезновении напр я жени я во внешней электросети, например в результате аварии или от недопустимо высокого отклонени я параметров напр я жени я сети от номинальных значений. Пари этом ИБП использует дл я аварийного питани я нагрузки энергию аккумул я торных батарей.

Рассмотрим несколько основных типов построени я структурных схем ИБП:

1. ИБП резервного типа.

2. Линейно-интерактивный ИБП.

3. ИБП с двойным преобразованием напр я жени я .

ИБП резервного типа (Off-Line или standby)

Рис. 1.3.1. ИБП типа Off-Line.

Источник бесперебойного питани я , выполнен по схеме с коммутирующим стройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней электросети, в аварийном переводит ее на питание от аккумул я торных батарей. Преимуществом ИБП резервного типа я вл я етс я его простота и невысока я стоимость, а недостатком - ненулевое врем я переключени я (~4 мс) на питание от аккумул я торов и более интенсивна я их эксплуатаци я , потому что ИБП переводитс я в аварийный режим при любых неисправност я х в электросети.

ИБП резервного типа, как правило, имеет небольшую мощность и примен я етс я дл я обеспечени я гарантированного электропитани я отдельных стройств (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного оборудовани я ) в регионах с хорошим качеством электросети.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive).

Источник бесперебойного питани я , выполненный за схемой с коммутирующим стройством (Off-Line), дополненный стабилизатором входного напр я жени я на основе автотрансформатора с переключающимис я обмотками.

Рис. 1.3.2. ИБП, тип Line-Interactive.

Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с источником резервного типа заключаетс я в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напр я жении электросети (самый распространенный вид неисправностей в отечественных лини я х электроснабжени я ) без перехода в аварийный режим. В итоге повышаетс я срок службы аккумул я торных батарей. Недостатком линейно-интерактивной схемы я вл я етс я ненулевое врем я переключени я (~4 мс) нагрузки на питание от батарей.

По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное значение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-Line) и высокоэффективными, но и более дорогими источниками с двойным преобразованием напр я жени я (On-Line). Как правило, линейно-интерактивные ИБП примен я ют дл я обеспечени я гарантированного питани я персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, злов локальных вычислительных сетей и офисного оборудовани я . Механизм автоматической регулировки напр я жени я построен на основе автотрансформатора с переключающимис я обмотками. Примен я етс я в ИБП, собранных по линейно-интерактивной схеме, дл я ступенчатой корректировки входного напр я жени я в сторону его повышени я . Число обмоток регул я тора определ я ет диапазон входных напр я жений, при которых ИБП обеспечивает нормальное питание нагрузки без перехода в аварийный режим работы. В ИБП такой структуры, в среднем, диапазон допустимого изменени я входного напр я жени я составл я ет от -20% к +20% от номинального значени я 220 В.

ИПа с двойным преобразованием напр я жени я (On-Line)

Источник бесперебойного питани я , в котором входное переменное напр я жение сначала преобразуетс я выпр я мителем в посто я нную, а затем посредством инвертора оп я ть в переменную - я вл я етс я источником с двойным преобразованием напр я жени я (энергии) (On-Line). Аккумул я торна я батаре я посто я нно подключена к выходу выпр я мител я и ко входу инвертора и питает последний в аварийном режиме.

Рис. 1.3.1. ИБП, тип On-Line.

Така я схема построени я ИБП позвол я ет обеспечить практически идеальное питание нагрузки при любых неполадках в сети (включа я фильтрацию высоковольтных импульсов и электромагнитных помех) и характеризуетс я нулевым временем переключени я в аварийный режим без возникновени я переходных процессов на выходе стройства.

К недостаткам схемы с двойным преобразованием напр я жени я стоит отнести ее сравнительно большую сложность и как следствие - более высокую стоимость.

ИБП On-Line типа примен я ют в случа я х, когда из-за тех или иныха причин, имеютс я повышенные требовани я к качеству электропитани я нагрузки, котора я может быть в роли злов локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, системы управлени я технологическим процессом.

По схеме с двойным преобразованием (On-Line) построены, например, модели PW5125RM компании Powerware. Они оснащены плавным стабилизатором входного напр я жени я , благодар я которому диапазон допустимых значений входного напр я жени я , при которых источник не переходит на питание от батарей, составл я ета от 166 до 276 Вольт.

В таких схемах присутствует режим Bypass - питание нагрузки отфильтрованным напр я жением электросети в обход основной схемы ИБП. Переключение в режим Bypass, который поддерживаетс я внутренней схемой ИБП или специальным внешним модулем, может выполн я тьс я автоматически или вручную. ИБП, который имеет соответствующую встроенную схему, автоматически переходит в режим Bypass по команде стройства правлени я , при перегрузке электросетей или при вы я влении неисправности в важных злах ИБП. Таким способом нагрузка защищаетс я не только от сбоев в электросети, но и от неполадок в самом ИБП. Возможность ручного включени я режима Bypass предусматриваетс я на случай проведени я профилактического обслуживани я ИБП или замены его узлов без отключени я нагрузки.

Схема типа Off-Line я вл я етс я более простой и дешевой. Соответственно разрабатываемый в данном дипломном проекте источник бесперебойного питани я тоже построим по этому принципу. Однако, усовершенствованные злы функциональной схемы и соответственно характеристики позвол я т получить более востребованное и конкурентно-способное изделие с лучшими параметрами эксплуатации и меньшей ценой, чем его зарубежные аналоги.

1.3.2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питани я .

Структурна я схема источника бесперебойного питани я представлена в графической части дипломного проекта на листе РТ01.430127.001 Э1.

Построение систем бесперебойного питани я зависит от задач, которые на них возлагаютс я . В некоторых случа я х необходимо добитьс я наименьшего показател я - врем я переключени я нагрузки на питание от аккумул я торных батарей или наоборот. В других случа я х необходимо обеспечить долговременную работу от аккумул я торной батареи, при этом врем я переключени я не я вл я етс я критической величиной. То есть, можно сказать, что дл я каждого конкретного случа я нужно решать абсолютно разные технические задачи.

Разрабатываемый блок предназначен дл я обеспечени я непрерывного питани я разнообразных стройств (серверов, персональных компьютеров, модемов и др.) стабилизированным напр я жением 22В, 5Гц. Конкретней, система предназначена дл я питани я стройств, которые имеют импульсные источники питани я . Это позвол я ет см я гчить требовани я относительно разработки нашего прибора, так как импульсные источники питани я способны работать в сети с отклонени я ми напр я жени я 20%а от номинального значени я . Еще одним преимуществом я вл я етс я способность их работы от сети, котора я имеет не синусоидальную форму напр я жени я (аппроксимированна я синусоида, квази синусоида).

Рассмотрим основные блоки, которые вход я т в состав стройства:

1. стройство коммутаций.

2. Сетевой фильтр.

3. Зар я дное стройство.

4. Аккумул я торна я батаре я .

5. Преобразователь переменного напр я жени я в посто я нное.

6. Стабилизатор посто я нного напр я жени я .

7. Преобразователь посто я нного напр я жени я в переменное.

8. Устройство коммутаций байпас.

9. Датчик тока.

10. Исходный фильтр.

11. Датчик температуры.

12. Интерфейс.

13. Устройство индикации.

14. Устройство управлени я работой ИБП.

Дл я обеспечени я работы и нормального функционировани я а всех частей ИБП, необходимо звено, которое осуществл я ло бы св я зь между всеми этими част я ми. Можно рассмотреть несколько видов таких схем:

1. Аналоговые системы, операции регулировани я в которых осуществл я ютс я путем сравнени я , силени я и преобразовани я аналоговых сигналов. Погрешность становки параметров в такой системе сильно зависит от параметров активных и пассивных элементов схемы. Такие системы используютс я , в основном в недорогих устройствах.

2. Цифровые системы, операции правлени я провод я тс я над цифровыми величинами, полученными из аналоговых сигналов путем оцифровки аналого-цифровыми преобразовател я ми (АЦП). Точность таких систем намного выше за счет использовани я математического аппарата вычислени я .

3. Комбинируемые, операции правлени я и регул я ции в которых выполн я ютс я либо аналоговыми, либо цифровыми стройствами.

В нашем случае система управлени я работой ИБП построена на микроконтроллере ATTiny26. Он представл я ет собой высокопродуктивный контролер с функци я ми многоканального аналого-цифрового преобразовател я . Ввод и вывод информации в микроконтроллер (далее МК) может осуществл я тьс я как в аналоговом так и в цифровом виде. Использование новейших разработок, которые содержат в своем составе МК, позвол я ет намного простить схему. Микроконтроллер правл я ет работой как схемы правлени я так и работой всего стройства.

Схема правлени я выполн я ет роль интерфейса ИБП, подава я соответствующую команду включени я на стройство коммутаций, осуществл я ет правление переключени я нагрузки на питание от сети или от аккумул я торных батарей, следит за напр я жением на аккумул я торных батаре я х (далее АБ). Если напр я жение на АБ становитс я меньшим 10,5 В, то осуществл я етс я аварийное отключение ИБП. Аварийное отключение осуществл я етс я также, когда температура окружающей среды выходит за пределы допустимой. Дл я измерени я температуры используетс я температурный датчик. На стройство правлени я работой ИБП поступает информаци я о величинах напр я жени я в сети. Обрабатыва я эту информацию МК производит соответствующие сигналы правлени я дл я других злов, составл я ющих блока.

Дл я измерени я выходной мощности используетс я датчик тока. Если через датчик протекает ток больше допустимого, схема управлени я отключает нагрузку. Это обеспечивает защиту от выхода из стро я устройства преобразовани я посто я нного напр я жени я в переменную.

Особенно большое значение в ИБП имеет наличие св я зи с ПК. Это позвол я ет оператору (администратору) следить за состо я ниема сети, состо я нием АБ и всей работы ИБП. В данном случае используетс я стандартный интерфейс св я зи МК и ПК - RS-232. Это позвол я ет осуществл я ть дистанционный мониторинг ИБП и безопасное завершение работы ПК при аварии или долговременном отсутствии напр я жени я в сети (при словии настройки программного обеспечени я ПК).

Входное напр я жение 22В, 5Гц поступает через стройство коммутации и сетевой фильтр на зар я дное стройство и байпас.

Сетевой фильтр предназначен дл я предотвращени я попадани я помех в сеть, которые возникают при работе ИБП.

Зар я дное стройство обеспечивает зар я дку АБ при наличии напр я жени я в сети, обеспечива я тем самым посто я нную готовность к работе ИБП в автономном режиме. стройство преобразовани я напр я жени я сети в стабилизированное посто я нное напр я жение. Величина напр я жени я зар я да посто я нно контролируетс я МК. Это позволит правильно эксплуатировать батареи.

Достаточно больша я выходна я мощность зар я дного устройства дает плюс при работе ИБП со значительно заниженным входным напр я жением стройства (диапазон от 90 до 185 Вольт). При таком входном напр я жении часть выходной мощности источника обеспечиваетс я работой зар я дного стройства, что существенно продлевает работу нагрузки в случа я х неисправности электросети.

Преобразователь переменного напр я жени я в посто я нное выполн я ет роль преобразовател я переменного напр я жени я 22В в посто я нное 20В. Данное стройство построено по схеме импульсного преобразовател я с ШИМ. Напр я жение на его выходе посто я нно, но не стабилизировано, то есть зависит от изменени я входного напр я жени я . Дл я стабилизации используетс я стабилизатор посто я нного напр я жени я . Стабилизатор построен по схеме однотактного импульсного повышающего стабилизатора. Напр я жение на аккумул я торе измен я етс я в пределах 10,5...13,8 В, выходное ИБП должно оставатьс я стабильным.

Преобразователь посто я нного напр я жени я в переменное осуществл я ет формирование выходного стабилизированного напр я жени я 22В, 5Гц. правление и синхронизацию данного устройства с сетью осуществл я ет устройство правлени я ИБП.

Выходной фильтр служит фильтром электромагнитных помех и предотвращению их попадани я в нагрузку.

лгоритм работы ИБП приведен в графической части проекта.

1.4. Описание схемы электрической принципиальной.

Схема электрическа я принципиальна я представленна я в графической части дипломного проект на листе РТ01.430127.00Э3.

Соответственно структурной схеме, источник бесперебойного питани я состоит из нескольких функциональных злов. Рассмотрим каждый из них отдельно.

1.4.1. Зар я дное устройство

Зар я дное устройство построено по однотактной поворотно-ходовой схеме преобразовани я энергии.

Управл я ющей микросхемой я вл я ютс я IMS UC3842 фирмы Fairchild. Функциональна я схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. Принцип работы состоит в следующем.

На диодный VD1 подаетс я переменное напр я жение сети 22В. После VD1 на сглаживающема конденсаторе имеем посто я нное напр я жение 30В. Начальный запуск работы IMS VC2 происходит через резистор R41. Дальше при нормальном режиме работы DA1 питаетс я от дополнительной обмотки W3 трансформатора Т2. Напр я жение, сн я тое с W3 выпр я мл я етс я диодом VD8 и сглаживаетс я а емкостным фильтром, который построен на конденсаторах С24, С25. Величина напр я жени я питани я IMS составл я ет 1В.

После подачи питани я на 8 выводе DA2 станавливаетс я опорное напр я жение В. На вход тактового генератора, через интегрирующую цепь R14C11 подаетс я сигнал В.

Рис. 1.4.1. Функциональна я схема UC3842.

На выводе № 6 DA2 устанавливаетс я высокий потенциал (1В), который через резисторный делитель R27R29 поступает на затвор полевого транзистора VT1. Транзистор VT1 включаетс я , когда потенциал между затвором и истоком составл я ет более В. При включении VT1 через обмотку W2, транзистор VT1 и резистор R30 начинает протекать ток. Резистора R30 я вл я етс я измерительным резистором. С него снимаем сигнал о величине тока, который протекает через транзистор и первичную обмотку трансформатора Т2. Этот сигнал поступает через R28 на вход с DA2. Данный вход я вл я етс я пр я мым входома внутреннего компаратора по току. На вход 1 DA2 подаетс я сигнал обратной св я зи по напр я жению. Этот сигнал подаетс я на инвертирующий вход от компаратора по току. При достижении порогового ровн я на входе компаратора производитс я сигнал на выключение входного транзистора.

Ток через первичную обмотку Т2 нарастает линейно, но при включении и выключении транзистора возникают скачки тока. Эти скачки могут приводить к самовольному включению и выключению интегральной микросхемы (далее ИМС). Дл я предотвращени я этого, примен я етс я а RC фильтр. Рис. 1.4.2.:

Рис. 1.4.2. Схема компаратора тока с RC-фильтром.

После включени я транзистора начинаетс я этап передачи энергии, накопленной в трансформаторе, в нагрузку. Напр я жение, которое сн я то с обмотки W1, Т2 выпр я мл я етс я диодом VD11 и фильтруетс я емкостным фильтром С35, С36.

Схема стабилизации выходного напр я жени я построена на правл я ющем стабилитроне VD12-TL431.

Резисторы R56, R57, R58 образуют резисторный делитель, величиной сопротивлений которого, выставл я етс я значение выходного напр я жени я зар я дного устройства. Резистор R54 я вл я етс я ограничительным резистором по току дл я стабилитрона VD12 и оптрона U1.2.

1.4.2. Преобразователь посто я нного напр я жени я

Данный зел предназначен дл я преобразовани я посто я нного напр я жени я 1В в посто я нное напр я жение 30В. Выходное напр я жение данного преобразовател я я вл я етс я нестабилизированным, при U_вх=13,В, U_вых=30В при U_вх=10,В, U_вых=22В.

Поэтому, дл я нормальной работы ИБП нужна я понижающа я стабилизаци я U_вых.

Данный преобразователь построен на микросхеме S6352А, функциональна я схема которой приведена на Рис. 1.4.3.

Рис. 1.4.3. Функциональна я схема SG3525.

Из выходов микросхемы (выводы 14 и 11) пр я моугольные импульсы поступают на трансформатор Т1. На вторичных обмотках трансформатора импульсы будут двухпол я рные со скважностью 0,9.

РезисторноЦконденсаторные цепи С23R31 и С27R32 предназначены дл я того, чтобы сбить амплитуду скачков при переключении.

Сам преобразователь построен по схеме с плавающей средней точкой. Пары силовых транзисторов VT4, VT5 и VT6, VT7 включаютс я в пор я дке очереди с плотностью 0,5. Такой режим выбран с целью меньшени я скачкова при переключении, и получени я симметрии в каждый период переключени я . Из вторичной обмотки пр я мые импульсы выпр я мл я ютс я диодным мостом VD17, VD18, VD19, VD20 и сглаживаетс я фильтром С1L1, СС4, СС5. Из вторичной обмотки Т3 также берутс я дополнительные анапр я жени я питани я В и 1В, которые гальванически разв я заны между собой. Стабилизаци я этих напр я жений проводитс я стабилитроном VD21 VD22 VD23 VD24.

Микросхема VD1 включена по типичной схеме включени я . Звеном С7, R1 определ я етс я выходна я частота. Питание выходных каскадов ИМС проводитс я через R15. С12, С13 предназначены дл я фильтрации напр я жени я питани я ИМС. Дистанционное правление работой преобразовател я проводитс я через вывод № 10 DA1.

1.4.3. Стабилизатор напр я жени я 30В

Данный стабилитрон построен по схеме однотактного повышающего преобразовател я . Схема построена на ИМС UC3842. Принцип работы состоит в следующем.

При подаче питани я на DA4, на ее выход (вывод 6) подаетс я импульс амплитудой В, который через делитель R18R33 поступает на затвор VT2 и открывает его, когда через транзистор, открытый L2 VT2 R34 протекает ток. Индуктивность L2 накапливает энергию. При достижении определенного ровн я сигнала, который снимаетс я с измерительного резистора R34, на выходе DA1 по я вл я етс я логический ноль. Следующий импульс по я витс я при новом цикле тактового генератора. Обратна я св я зь по напр я жению осуществл я етс я через резисторную цепь R11, R8, R9.

Поскольку дл я образовани я общей точки с напр я жением сети образован емкостной делитель СС4, СС5 то зел на DA4 стабилизирует положительную полуволну выходного напр я жени я , зел на DA5 - отрицательную.

Элементы схемы подобраны таким образом, что на выходе получаем 30В, то есть стабилизаци я не нужна. По мере меньшени я напр я жени я на аккумул я торе, на выходе преобразовател я посто я нного напр я жени я в посто я нную также напр я жение будет меньшатьс я , зел стабилизации будет стабилизировать до 30В. Поскольку заземленные выводы DA5 подключены к отрицательному напр я жению, которое нужно стабилизировать, а стабилизацию необходимо осуществить относительно нулевой шины, используетс я еще дополнительный зел на DA3.

1.4.4. Выходной инвертор

Выходной инвертор построен на полумостовой схеме. Нагрузка подключаетс я к средней точке конденсаторного делител я C2 C4, C3 C5 и выхода инвертора (коллектор VT13).

Ключевыми элементами каскада я вл я ютс я силовые транзисторы VT12, VT13. правление работой осуществл я етс я с помощью микроконтроллера.

Данный зел обеспечивает достаточно хорошее приближение формы напр я жени я к синусоидальному. Это позволило выполнить два силовых ключа VT12, VT13 на бипол я рных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), которые работают в линейном режиме. Их поочередным открытием руковод я т пр я моугольные импульсы, которые поступают в противофазе от контролера DD1. Эти импульсы проход я т звень я , которые формируют из них сигнал, подобный по форме к полупериоду синусоиды и подаютс я на затворы VT12, VT13.

Индуктивность L4 обеспечивает приглаживание фронтов импульсов на выходе инвертора.

1.4.5. Схема байпаса

Схема байпаса предназначена дл я быстрого переключени я нагрузки на работу от сети или на работу от аккумул я торной батареи. Переключение осуществл я етс я посредством реле K1, которым правл я ет микро контролер. Конденсаторы C52, C53 предотвращают возникновение искры и как следствие подгорание контактов реле при переключении.

Дл я обеспечени я лучшей формы исходного напр я жени я и предотвращению попадани я электромагнитных помех от ДБЖ в нагрузку служит фильтр C56, L6, C59.

1.4.6. зел правлени я

зел правлени я работой ИБП выполнен на микроконтроллере DD1-ATTiny 261. Функциональна я схема контролера приведена на рис. 1.4.4.

Рис. 1.4.4. Функциональна я схема ATTiny26.

Дл я синхронизации работы ИБП с сетью используетс я измерительный трансформатор T4, у которого выходной сигнал выпр я мл я етс я и подаетс я на входы АЦП микроконтроллера. Дл я измерени я тока, который потребл я етс я нагрузкой, используетс я трансформатор тока T5. Его выходной сигнал выпр я мл я етс я и подаетс я на вход АЦП микроконтроллера. Общий алгоритм работы МК вписываетс я в алгоритм работы всего ИБП.

После включени я включател я SA1 (Вк) на вход DA6 поступает посто я нное напр я жение с аккумул я тора. DA6 формирует на выходе +В, которые необходимы дл я питани я микроконтроллера.

Микроконтроллер, после подачи на него питани я , начинает проводить измерение напр я жени я аккумул я торной батареи, также включает реле K2, тем самым подсоединив ИБП к сети. Дальше МК измер я ет напр я жение сети. Если напр я жение сети не в пределах нормы, то МК дает команду на переключение на работу от аккумул я тора. Когда же ни напр я жение аккумул я тора, ни напр я жение сети не довлетвор я ет нормам, то МК осуществл я ет полное отключение нагрузки от сети.

При нормальном функционировании от сети МК посто я нно следит за сетью и подгон я ет фазу выходного сигнала от инвертора к фазе сигнала сети. Это нужно дл я того, чтобы в случае исчезновени я напр я жени я сети, переключение на работу от АБ прошло с наименьшими потер я ми.

Соответственно при возобновлении напр я жени я в сети, МК сначала делает подгонку фазы выходного сигнала с инвертора к сигналу электросети, и только потом происходит переключение на работу от сети.

Дл я предотвращени я попадани я помех с ИБП в сеть предназначен сетевой фильтр C54, C55, C56, L5, C58.

Св я зь микроконтроллера с ПК осуществл я етс я через стандартный интерфейс RS-232 (Com port). Интерфейс выполнен с оптоизол я цией, что величивает электробезопасность при работе с ИБП.

Дл я индикации режимов работы ИБП используютс я индикаторы HL1 - Сеть, HL2 Ца У~22ВФ, HL3 - АБ 10.ВФ.

1.5. Разработка и расчет отдельных узлов схемы электрической принципиальной.

1.5.1. Электрический расчет схемы зар я дного стройства.

За базовую схему дл я зар я дного устройства возьмем схему однотактного обратно-ходового преобразовател я напр я жени я .

Рис. 1.5.1 Принципиальна я схема зар я дного стройства.

Это целесообразно тем, что нужна относительно небольша я мощность Р_вых.=10Вт дл я того, чтобы зар я жать аккумул я торы. Также эта схема привлекательна я простотой и дешевизной, сравнительно с такими схемами как полумостова я или пр я моходна я . Воспользуемс я методикой расчета, представленной в [5].

Выходные данные дл я расчетов Таблица 1.5.1.

Параметры	Обозначени я	Значение
Минимальна я переменна я вх. напр я жени я		8В
Максимальна я переменна я вх. напр я жение		27В
Частота сети		5Гц
Максимальна вых. мощность		100 Вт
Минимальна вых. мощность		Вт
Выходное напр я жение		13,В
Пульсации выходного напр я жени я		0,0В
Напр я жение первичной обмотки		10В
Прогнозируемый КПД		0,84
Пульсации вх. посто я нного напр я жени я		1В
Напр я жение питани я ИМС		1В
Количество оптопар		1

Рассчитаем характеристики входного диодного моста и конденсатора.

Максимальна входна я мощность:

а;

Найдем максимальное значение тока, протекающего через диодный мост VD1:

а;

Рассчитаем максимальное значение напр я жени я на диодном мосте:

а;

Найдем параметры входного конденсатора C6:

а;

где: V_DCminPK минимальное амплитудное значение входного напр я жени я , V_DCmin минимальное значение входного напр я жени я с учетом пульсаций.

Найдем врем я разр я да конденсатора C6 за половину периода:

а;

Рассчитаем мощность, котора я беретс я из конденсатора за врем я разр я да:

а;

Найдем минимальное значение емкости C6:

а;

Расчет трансформатора T2

Найдем максимальный ток, который протекает через первичную обмотку трансформатора T2:

где D_max=0,5, скважность импульсов на первичной обмотке.

Рассчитаем максимальный ток через демпферный диод VD7:

Определим начальную индуктивность первичной обмотки при максимальном цикле:

Выберем тип сердечника трансформатора из каталога продукции фирмы Epcos. Выбираем сердечник E3211619.

Параметры сердечника. Таблица 1.5.2.

Параметр	Обозначение	Значение
Индуктивность одного витка	A_L	24,4нГн
Площадь окна	A_N	108,5мм²
Ширина сердечника	S	0,5мм
Площадь разреза сердечника	A_e	83мм²
Длина средней линии	I_N	64,6мм
Взвешивающий коэффициент мощности (при 100кГц)	P_V	190мВт/г
Индукци я насыщени я сердечника	B_max	0,Т...0,Т
Масса	m	30г

Найдем количество витков первичной обмотки:

Принимаем N_p равным 24 витка.

Определим количество витков вторичной обмотки:

где: V_FDiode падение напр я жени я на диоде. Возьмем N_S=4 витка.

Найдем количество витков дополнительной обмотки:

Принимаем N_AUX=4 витка.

Рассчитаем реальную индуктивность первичной обмотки:

Найдем максимальный ток через первичную обмотку T2:

Высчитаем максимальную индукцию трансформатора:

B<B_max;

Найдем площадь разреза с учетом количества витков обмотки N_p:

Конструкци я трансформатора дл я сердечника E3211619:

Из таблицы данных сердечника E3211619: BWmax=20,1мм - максимальное значение ширины обмотки с сердечником; М=4мм минимальное рекомендованное значение ширины обмотки с сердечником.

Определим эффективное значение ширины обмотки с сердечником:

Выбираем коэффициент заполнени я окна трансформатора обмотками:

Первична я - 0,5

Вторична я - 0,45

Вспомогательна я - 0,05

Коэффициент заполнени я меди из таблицы данных сердечника: f_Cu=0,2.0,4. Выберем f_Cu=0,3:

Рассчитаем площадь разреза проводника первичной обмотки T1:

Принимаем диаметр провода дл я первичной обмотки d_P=0.64мм (22 AWG)

Рассчитаем площадь разреза проводника вторичной обмотки T1:

Принимаем диаметр проводника d_S=2 x 0,8 мм (2x20 AWG).

Рассчитаем площадь разреза проводника дополнительной обмотки:

Принимаем диаметр проводника d_AUX=0,64мм (22 AWG).

Рассчитаем параметры выходного диода VD11.

Определим максимальное обратное напря жение на диоде:

Определим максимальный импульсный пр я мой ток через диод:

Определим максимальный импульсный пр я мой ток через диод, с четом коэффициента заполнени я :

а;

Рассчитаем параметры выходного конденсатора С36.

Максимальна я импульсна я нестабильность выходного напр я жени я V_out=0,В, при количестве периодов тактовой частоты: n_cp=5.

Определим максимальный выходной ток:

Минимальна я емкость конденсатора C36:

Выбираем конденсатор на 2200мк - 2В.

Расчет демпферной цепи: C23, R26, VD7

Найдем напр я жение демпферной цепи:

где V_(BR)DSS - максимально допустимое напр я жение сток-выток транзистора.

Дл я расчета демпферного звена необходимо знать индуктивность рассеивани я (L_LK) первичной обмотки, котора я очень сильно зависит от конструкции трансформатора. Поэтому, примем значение индуктивности рассеивани я на ровне 5% от первичной обмотки.

Найдем емкость конденсатора C23 демпферной цепи:

Принимаем С23=470п.

Найдем сопротивление резистора демпферного звена R26:

Принимаем R26=1,2 кОм.

Расчет потерь

Определим потери на диоде VD1:

Определим сопротивление первичной обмотки:

Определим сопротивление вторичной обмотки:

где: дельное сопротивление меди P₁₀₀=0,017Ом×мм²/м.

Определим потери в меди на первичной обмотке:

Определим потери в меди во вторичной обмотке:

Найдем суммарные потери в первичной и вторичной обмотках трансформатора:

Вычислим потери на выходном диоде VD11:

Потери на силовом транзисторе

Из таблицы характеристик транзистора имеем: C₀=50п - выходна я емкость сток-исток транзистора;а R_DSon=1,Ом (150 С⁰) - выходное сопротивление сток-исток транзистора.

Расчет проведем при входном напр я жении V_DCmin=11В;

Найдем потери при включении транзистора:

где f=100кГц - рабоча я частота преобразовател я .

Найдем потери при выключении транзистора:

Определим потери на сопротивлении сток-исток при открытом транзисторе:

Подсчитаем общие потери на транзисторе:

Расчет звена обратной св я зи

Из таблицы выходных данных, минимальное напр я жение стабилизации управл я емого стабилитрона TL431 Ч V_REF=2,В, его минимальный ток стабилизации I_kAmin=1мА.

Из выходных данных оптопары TLP521 ее падение напр я жени я на диоде V_FD=1,В; максимальный пр я мой ток через диод I_Fmax=10мА;

Из выходных данных микросхемы UC3842 опорное напр я жение V_Refint=5,В; максимальное напр я жение обратной св я зи V_FBmax=4,В, а внутреннее сопротивление - R_FB=3,7кОм.

Найдем максимальный входной ток DA2:

;

Рассчитаем минимальный входной ток DA2:

Схема цепи обратной св я зи представлена на рис. 1.5.2.

Рис. 1.5.2. Схема цепи обратной св я зи на

управл я емом стабилитроне TL431.

Найдем величину сопротивлени я резистора R56:

где R57=4,99кОм, R58=5кОм - рекомендованные значени я из таблицы характеристик TL431.

Определим сопротивление резистора R54:

Регул я тор

F_PWR(p)

F_LC(p)

K_VD

K_FB

F_γ(p)

V_out

Обратна я св я зь

V_in

Выходной фильтр

Силова я часть

Делитель напр я жени я

Рис. 1.5.3. Структурна я схема всей цепи обратной св я зи.

Рассчитаем переходные характеристики схемы

Внутренний коэффициент передачи DA2:

Внутренний коэффициент передачи делител я цепи обратной св я зи:

;

Найдем коэффициент передачи силовой части:

где Z_PWM - крутизна характеристики <ΔV_FB / Δl_D;

Коэффициент передачи выходного фильтра:

где R_ESR - емкостное сопротивление конденсатора.

Коэффициент передачи цепи регул я тора:

Переходные характеристики при минимальной и максимальной нагрузке:

Определим выходное сопротивление блока питани я при максимальной нагрузке:

Определим выходное сопротивление блока питани я при минимальной нагрузке:

Найдем частоту среза при максимальной нагрузке:

также при минимальной нагрузке:

Коэффициент передачи цепи обратной св я зи:

Коэффициент передачи делител я цепи обратной св я зи:

Выходной импеданс промежутка времени tsub>on:

Коэффициент передачи на граничной частое:

где: R_L=3,Ом - выходное индуктивное сопротивление, L_P=12,6мкГн - индуктивность первичной обмотки трансформатора, f_g=Гц - частота на которой проводитс я расчет, f₀=76,18 - гранична я частота при максимальной нагрузке.

;

Общий коэффициент передачи:

Поскольку G_S(ω)+G_r(ω)=0, то:

Отсюда найдем коэффициент передачи цепи регул я тора:

G_r(ω)=0-(- G_S(ω))=17,2дБ;

Коэффициент передачи регул я тора:

Отсюда найдем сопротивление резистора R55:

Нижн я я частота передачи цепи обратной св я зи при C37=0:

Найдем емкость конденсатора C37:

1.5.2. Электрический расчет схемы импульсного стабилизатора.

Импульсный стабилизатор напр я жени я построим по однотактной повышающей схеме без гальванической разв я зки -а rising transducer.

Схему правлени я построим на контролере UC3842. Его внутренн я я структура показана на рис.4.1.

UC3842 - интегральна я схема, котора я предназначена дл я правлени я и контрол я работы импульсных стабилизаторов напр я жени я , построенных по разнообразным однотактным схемам: с гальванической разв я зкойа - однотактной обратно-ходовой и пр я моходной схемах, без гальванической разв я зки - снижающего, повышающего и инвертирующего преобразователей. Микроконтроллер может непосредственно руководить работой силового ключа, контролировать выходное напр я жение (стабилизировать его при изменении входного напр я жени я .)

Рис. 1.5.4. - Структура контролера UC3842.

Данна я микросхема имеет следующие возможности:

блокировка работы при перенапр я жении;

запуск работы при малых ровн я х мощности;

помехоустойчивый силитель ошибки;

защита от перенапр я жени я на выходе;

переходный способ функционировани я ;

схема измерени я тока и напр я жени я ;

внутренний генератор.

Организаци я питани я микроконтроллера

Прецензионна я ширина запрещенной границы напр я жени я и тока построена на базе контролера, предназначена, чтобы обеспечить добротную регул я цию. Компаратор перенапр я жени я са гистерезисом и очень низким током питани я позвол я ет минимизировать схему запуска и питани я (рис.4.2а). Питание ИСа беретс я из вторичной обмотки трансформатора Т3 и стабилизируетс я стабилитронома до ровн я 1В (рис.4.2б).

) внутренний компаратор по питанию.

б) схема подключени я по питанию.

Рис. 1.5.5. Схема организации питани я

МС UC3842.

Тактовый генератор

Тактовый генератор UC3842а (рис. 4.3) рассчитан на работу в частотном диапазоне от 10кГц до Мгц. В нашем случае он будет работать на частоте 100кГц, так как это оптимальна я частота дл я работы всего преобразовател я .

Рис. 1.5.6. Тактовый генератор, форма напр я жени я и рабочий цикл.

Рассчитаем значени я Rt та Ct:

(4.1.2)

где:а

Ct = 0.01мк я в пределах 0.00Е0.1 мк.

Усилитель ошибки и блок датчика перенапр я жени я .

Вход усилител я ошибки, через отношение двух внешних резисторов, св я занных с выходной шиной, что позвол я ет за счет обратной св я зи повышать выходное посто я нное напр я жение, тем самым осуществл я ть регул я цию напр я жени я .

Устройство обеспечено эффективной защитой от перенапр я жени я , реализовано на том же выводе что и регул я тор напр я жени я посто я нного тока.

Когда величитс я выходное напр я жение, соответственно и величитс я напр я жение на выводе 2 IMC. Разностное значение тока протекает через конденсатор. Величина тока определ я етс я внутри микроконтроллера и сравниваетс я с эталонным значением 40 мкА. Если это значение будет превышено, соответственно это отобразитс я на правлении работой силового ключа - длительность импульсов открытого состо я ни я ключа становитс я меньшей, что приводит к снижению выходного напр я жени я .

Рис. 1.5.7. силитель ошибки.

Компаратор тока струму и триггер, который правл я ет модул я цией переключений

Рис. 1.5.8. Схема компаратора тока.

Компаратора тока посто я нно следит за напр я жением на резисторе Rs и сравнивает его с опорным напр я жением (В) на другом входе компаратора.

Выходной буфер

МС UC3842.

Схема управлени я я вл я ет собой собою выходной буферный каскад, выходной ток этого каскада - А. Этот каскад может правл я ть работой силового ключа на большой частоте.

Рис. 1.5.9. Выходной буфер UC3842

Расчет элементов импульсного стабилизатора.

Поскольку импульсный стабилизатор состоит из двух одинаковых полуплеч (стабилизатор положительного напр я жени я и стабилизатор отрицательного напр я жени я ), целесообразно будет посчитать только один из них, и рассчитанные значени я элементов перенести на другой. Дл я расчета выберем стабилизатор положительного напр я жени я .

Исходные данные дл я электрического расчета:

- Входное напр я жение U_вх = 65...150 В;

<- Выходное напр я жение U_вых = 150 В;

<- Изменение выходного напр я жени я DU = В;

- Выходна я мощность Р_вых = 300 Вт;

- Частота переключени я силового ключа f_s = 100 кГц.

Схема корректора мощности приведена на рис.4.8.

Рис. 1.5.10. Схема импульсного стабилизатора

Расчет емкости входного конденсатора

Определим минимальную емкость входного конденсатора С2:

С_{in LF}<³ Р₀/(2

0η) (4.10)

где - f - частота переключени я силового ключа (100 кГц)

Ц V₀Ц выходного напр я жение (150 В)

Ц η=0.9 - прогнозированный КПД преобразовател я

Ц Р₀ Ц выходна я мощность - 300 Вт

С_{in LF}а<= 300 / (23,14250.9150) =82.7 мк

Выбираем к качестве входного конденсатора конденсатор емкостью 330мк и рабочим напр я жением 40В.

Расчет емкости входного высокочастотного конденсатора

Входной высокочастотный конденсатор фильтра (C4) должен меньшить шумы, которые возникают при высокочастотных переключени я х силового ключа, что в свою очередь вызывает импульсы тока в индуктивности.

C_{in HF} = I_rms/(2

in min) (4.7)

где Ц f - частота переключени я (100 кГц);

_rmsЦ входной высокочастотный ток;

Ц V_{in min} - минимальное входное напр я жение (65 В);

Ц r - коэффициент высокочастотных пульсаций входного напр я жени я , который находитс я между 3 9 %. Принимаем r = 7%.

_rms = Р_out / U_{in min}; (4.8)

_rms = 300 / 65 = 4,64 А;

С_in = 4,64/(2×3,14×1×7×65) = 0.0065 мк.

Выбираем в качестве входного высокочастотного конденсатора конденсатор емкостью 0.01мк и рабочим напр я жением 40В.

Выходной конденсатор

Определим значение емкости выходного конденсатора:

С₀<³ Р₀/(4

0 DV₀) (4.10)

где ЦDV₀ - изменение выходного напр я жени я (5 В)

Цf - частота переключени я силового ключа ( 100 кГц)

ЦV₀Ц выходное напр я жение (150 В)

ЦР₀ Ц выходна я мощность - 300 Вт

С₀ = 300 / 43,1415150 =63.7 мк

Выбираем в качестве выходного - конденсатор емкостью 220мк и рабочим напр я жением 40В.

Расчет катушки индуктивности

Значение индуктивности катушки рассчитываетс я исход я их необходимой мощности, котора я протекает через последнюю, и значени я тока пульсаций.

(4.11)

(4.12)

где -
<-

_Lpk -а пиковый токи катушки индуктивности;

<- f - частота переключени я силового ключа;

<- V₀ - выходное напр я жение.

Длительность цикла ми можем определить по формуле:

(4.13)

Значение пикового тока, которое протекает через индуктивность можем определить по формуле:

(4.14)

где - V_{in min} Ц минимальное значение входного напр я жени я (6В),

Следовательно, значение
s = (150 - 1,4165)/150 = 0,389 сек

Значение пикового тока:

<

_Lpk = (2×1,41×300) / 65 = 13 А

Тогда значение индуктивности, котора я необходима дл я работы преобразовател я напр я жени я :

L = (23000,389)/(13²1) = 15 мкГн.

Расчет силового ключа.

Выбор управл я ющего ключа предопредел я етс я максимальным током коллектора, рабочим напр я жением и предельной частотой переключени я .

Так как у нас максимальный ток, который будет протекать через транзистор составл я ет 13 А, рабочее напр я жение до 200 В, частота переключений составл я ет 100 кГц, в качестве силового ключа выбираем полевой транзистор К1531.

Его параметры следующие:

- Максимальное напр я жение U_сеЦ 400 В;

- Посто я нный ток коллектора при Т = Са I_с - 27 А;

- Падение напр я жени я в открытом состо я нии U_се - 1,65 В;

- Максимальна частота переключений - 160 кГц.

Рассчитаем, кака я же мощность будет рассеватьс я на транзисторе.

Формула расчета потерь следующа я :

Р = I_с²R^се (4.15)

R_се - падение напр я жени я транзистора в открытом состо я нии (0.14 Ом)

I_с Ц ток, который протекает через транзистор (1А - из расчета максимального пульсирующего тока в катушке индуктивности).

Следовательно, потери транзистора в открытом состо я нии составл я ют

Р_IGBT = 130.14 = 23.6 Вт.

Расчет выходных диодов.

Максимальное значение среднего тока, исход я из значени я мощности, котора я должна передаватьс я в нагрузку - 300 Вт.

Можно рассчитать:

=а

= 300/150 = 2A

Диоды выбираем из следующих словий, которые гарантируют надежную работу

_Dm ≥ 1,2

макс

U_Dm ≥ 1,2Uмакс

Следовательно, исход я из этих расчетов, выбираем в качестве выходных диодов, диод типа MUR860. Параметры диода следующие:

Максимальное обратное напр я жение - 500 В;

Максимальный рабочий ток - 8 А;

Максимальна я допустима я температура диода - 150 ⁰С.

1.5.3. Электрический расчет входного и выходного фильтра.

Природа и источники электрического шума.

Борьба с генерацией и излучением высокочастотного шума - один из загадочных черных я щиков в проектировании импульсных источников питани я и конечного издели я .

Шум создаетс я везде, где имеют место быстрые переходы в сигналах напр я жени я или тока. Много сигналов, особенно в импульсных преобразовател я х напр я жени я , я вл я ютс я периодическими, то есть, сигнал, который содержит импульсы с ВЧ фронтами, повтор я етс я с предполагаемой частотой следовани я импульсов (pulse repetition frequency, PRF). Дл я импульсов пр я моугольной формы значени я этого периода определ я ет основную частоту самой волны. Преобразование Фурье волны пр я моугольной формы создает множество гармоник этой основной частоты двойного значени я времени переднего или заднего фронта импульсов. Это типично в мегагерцовом диапазоне, и гармоники могут достичь очень высоких частот.

В импульсных преобразовател я х напр я жени я с ШИМ ширина импульсов посто я нно мен я етс я в ответ на выходную нагрузку и входное напр я жение. В результате получаем почти распределение энергии белого шума с отдельными пиками и меньшением амплитуды с повышением частоты.

Кондуктивный шум (то есть, шумовые токи, которые выход я т из корпуса прибора через линии питани я ) может по я вл я тьс я в двух формах: синфазных помех (common-mode) и помех при дифференциальном включении (differential-mode). Синфазные помехи - это шум, который выходит из корпуса только по лини я м электропитани я , не заземлени я . Помехи, при дифференциальном включении - это шум между линией и одним из выводов питани я . Шумовые токи фактически вытекают через вывод заземлени я .

Типовые источники шума.

Существует несколько основных источников шума внутри импульсного преобразовател я напр я жени я с ШИМ, что и создает большую часть излучаемого и кондуктивного шума.

Источники шума я вл я ютс я частью шумовых контуров, которыеа представл я ют собой соединение на печатной плате между потребител я ми ВЧ тока и источниками тока. Главным источником шума я вл я етс я входна я схема питани я , котора я содержит ключ, первичную обмотку трансформатор и конденсатор входного фильтра. Конденсатор входного фильтра обеспечивает трапецеидальные сигналы тока, необходимые дл я преобразовани я напр я жени я , поскольку входна я лини я всегда хорошо фильтруетс я с полосой пропускани я , кака я намного ниже рабочей частоты преобразовател я напр я жени я . Конденсатор входного фильтра и ключ должен размещатьс я близко возле трансформатора, чтобы минимизировать длину соединений. Кроме этого, поскольку электролитические конденсаторы имеют плохие ВЧ характеристики, параллельно им должена быть включенный керамический или пленочный резистор.

Чем хуже характеристики конденсатора входного фильтра, тем больше блок из силовой линии будет забирать энергию ВЧ тока, что приведет к возникновению кондуктивных синфазных электромагнитных помех.

Вторым основным источником шума я вл я етс я контур, который состоит из выходных диодов, конденсатора выходного фильтра и вторичных обмоток трансформатора. Между этими компонентами протекают трапецеидальной формы токи большой амплитуды. Конденсатор выходного фильтра и выпр я митель необходимо размещать как можно ближе к трансформатору; дл я минимализации излучаемого тока. Этот источник также создает синфазные кондуктивные помехи, главным образом, на выходных каскадах источника питани я .

Фильтры кондуктивных электромагнитных помех.

Существует два типа входных силовых шин. Силовые шины посто я нного тока - это однопроводные силовые соединени я , второе плечо питани я которых формирует заземление. Другим типом входного соединени я я вл я етс я двух или трехпроводна я система питани я от сети переменного тока. Проектирование фильтра электромагнитных (далее ЭМ) помех дл я систем посто я нного тока осуществл я етс я в основном в виде простого LC-фильтра. Все помехи между одним силовым проводом и соединением через землю называютс я синфазными. Фильтр посто я нного тока, значительно более сложный, поскольку учитывает паразитарные характеристики компонентов.

Входной фильтр кондуктивных ЭМ помех предназначен дл я удержани я а ВЧ кондуктивного шума в середине корпуса. Фильтраци я линий входа/выхода также важна дл я защиты от шума внутренних схем (например микропроцессоров, АЦП, ЦАП).

Проектирование фильтра синфазных помех.

Фильтр синфазных помех фильтрует шум, который создаетс я между двум я лини я ми питани я (H1 и H2). Схема такого фильтра приведена ниже на рис.1.5.11.

Линии переменного тока

К выпр я мителю

Рис. 1.5.11. Фильтр синфазных помех.

В фильтре синфазных помех обмотки катушки индуктивности наход я тс я в фазе, но переменный ток, который протекает через эти обмотки - в противофазе. В итоге, дл я тех сигналов, которые совпадают или противоположны по фазе на двух лини я х электропитани я , синфазный поток внутри сердечника равновешиваетс я .

Проблема проектировани я фильтра синфазных помех заключаетс я в том, что при высоких частотах (когда собственно и нужна я фильтраци я ) идеальные характеристики компонентов искажаютс я через паразитарные элементы. Основным паразитарным элементом я вл я етс я межвиткова я емкость самого дроссел я . Это небольша я емкость, котора я существует между всеми обмотками, где разница напр я жений (В/виток) между витками ведет себ я подобно конденсатору. Этот конденсатор при высокой частоте действует как шунт вокруг обмотки и позвол я ет ВЧ переменному току протекать в обход обмоток. Частота, при которой это я вление я вл я етс я проблемой, выше частоты авторезонанса обмотки.

Между индуктивностью самой обмотки и этой распределенной межвитковою емкостью формируетс я колебательный контур. Выше точки авто резонанса вли я ние емкости становитс я большим от вли я ни я индуктивности, что снижает ровень затухани я при высоких частотах.

Частотна я характеристика фильтра изображена на рис. 1.5.12.

Затухание, дБ

аSHAPEа * MERGEFORMAT

0.01

0.1

1

10

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

Частота, Гц

Рис. 1.5.12. Частотна я характеристика фильтра.

Этот эффект можно уменьшить, использовав C_x большей емкости. Частота авторезонанса я вл я етс я той точкой, в которой про я вл я етс я возможность наибольшего затухани я дл я фильтра. Таким образом, путем выбора метода намотки обмоток индуктивности, можно разместить эту точку поверх частоты, котора я нужна дл я наилучшей фильтрации.

Чтобы начать процесс проектировани я необходимо измерить спектр не фильтрованного кондуктивного шума или прин я ть по отношению к нему некоторые предположени я . Это необходимо дл я того, чтобы знать, каким должно быть затухание и на каких частотах.

Примем, что нам необходимо 24дБ затухани я на частоте переключени я преобразовател я напр я жени я .

Определим частоту среза характеристики фильтра:

де G_ζЦ затухани я ;

где: f_{c/sub> - желаема я частота среза характеристики фильтра, f_sw- рабоча я частота преобразовател я
напр я жени я . В нашем случае f_sw=100кГц, затухание G_ζ= -24дБ.}

Выбор коэффициента затухани я

Минимальный коэффициент затухани я (ζ) не должен быть менее 0,707. Меньшее значение приведет к резонансу и не даст меньшее 3дБ затухани я на частоте среза характеристики.

Расчет начальных значений компонентов

где: ζ - коэффициент затухани я , ζ=0,707, R_L =5Ом - импеданс линии,

Принимаем С≈0,1мк 40В.

Принимаем С_х=0,22мка Данные конденсаторы размещены между лини я ми электропитани я и должны выдерживать напр я жение 250 В и скачки напр я жени я .

Величину С_у - конденсаторов, которые размещены между каждой фазой и землей, и должны выдерживать высокие напр я жени я ≈2500 В выбирают на несколько пор я дков меньше С_у чем С_х. Это св я зано с тем, что наибольша я емкость конденсатора, доступна я при номинальном напр я жении 4 кВ, составл я ет 0,01 мк. Принимаем С_у=2,2 н.

Поскольку суммарна я емкость выбранных конденсаторов больше рассчитанной, то можно допустить, что фильтр будет обеспечивать минимум - 60 дБ затухани я при частотах в диапазоне от 500 кГц до 10 Мгц.

Расчетна я схема фильтра подходит как дл я входной, так и дл я выходной цепи:

Выход

Вход

Рис. 1.5.13. Входной фильтр электромагнитных помех.

L5=L=450 мкГн

С55=С58=С_х=0,22 мк

С54=С56=С_у=3,3 н

Вход

Выход

Рис.1.5.14. Выходной фильтр электромагнитных помех.

L6=L=450 мкГн

С54=С56=С_у=3,3 н

С57=С59=С_х=0,22 мк

1.6. Обоснование выбора элементов схемы

Источник бесперебойного питани я должен обеспечивать круглосуточную работу любого устройства, которое подключено к нему, с сохранением выходных параметров, поэтому к нему выдвигаютс я жесткие требовани я , как к конструкции, так и к выбору элементов схемы.

Условно элементы схемы можно разделить на элементы общего применени я и специальные.

Элементы общего применени я я вл я ютс я издели я ми массового производства, поэтому они достаточно широко стандартизированы. Стандартами и нормами становлены технико-экономические и качественные показатели, параметры и размеры элементов. Такие элементы называют типовыми. Выбор типовых элементов проводитс я по параметрам и характеристикам, которые описывают их свойства, как при нормальных слови я х эксплуатации, так и при разных вли я ни я х (климатических, механических и др.).

Основными электрическими параметрами я вл я етс я : номинальное значение величины, характерной дл я данного элемента (сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, индуктивность катушек и т. д.) и границы допустимых отклонений; параметры, которые характеризуют электрическую прочность и способность долгосрочно выдерживать электрическую нагрузку; параметры, которые характеризуют потери, стабильность и надежность.

Основными требовани я ми, которыми нужно руководствоватьс я при проектировании радиоэлектронной аппаратуры, я вл я ютс я требовани я по наименьшей стоимости издели я , его высокой надежности и минимальным малогабаритным показател я м. Кроме того, при проектировании важно величивать коэффициент повтор я емости электрорадиоэлементов. Исход я из перечисленных выше критериев сделаем выбор элементной базы проектируемого стройства.

1.6.1. Выбор резисторов.

При выборе резисторов, прежде всего, обращаем внимание на их габариты, стоимость и надежность, котора я обусловлена наработкой на отказ. Исход я из того, что современные интегральные технологии далеко продвинулись вперед, по сравнению с прошлыми годами, мы имеем резисторы, которые характеризуютс я : высокой надежностью и низкой себестоимостью, компактными размерами и большой разновидностью.

Сравним несколько типов резисторов.

Толстопленочные резисторы с допуском <5%.

Технические параметры. Таблица 1.6.1

Параметры
Значени я

Тип

RC01

RC11

RC21

RC31

RC41

Типоразмер корпуса

1206

0805

0603

0402

0201

Диапазон номиналов сопротивлени я
1 Ом Е1 Ом

10 ОмЕ

1 Ом

Допуск
5%

Максимальна я мощность

0.25 Вт

0.12Вт

0.1 Вт

0.063 Вт

0.005 Вт

Максимальное рабочее напр я жение

200 В

150 В
50 В

1В

Диапазон рабочих температур
-55 Е +155 ºС

Толстопленочные резисторы с допуском <1%.

Технические параметры. Таблица 1.6.2

Параметры
Значени я

Тип

RC02H

RC02G

RC12H

RC12G

RC22H

Типоразмер корпуса

1206

1206

0805

0805

0603

Диапазон номиналов сопротивлений
1 Ом Е1 Мом

10 ОмЕ

1 Ом

Допуск
1%

Максимальна я мощность

0.25 Вт

0.2Вт

0.125Bт

0.125 Вт

0.1 Вт

Максимальное рабочее напр я жение
200 В
150 В

50 В

Диапазон рабочих температур
-55 Е +155 ºС

Типоразмеры SMD резисторов. Таблица 1.6.3

Типоразмер корпуса

L (мм)

W (мм)

T (мм)

Масса (г)

0201

0.6

0.3

0.3

0.02

0402

1.0

0.5

0.35

0.06

0603

1.6

0.8

0.45

0.2

0805

2.0

1.25

0.55

0.55

1206

3.2

1.6

0.55

1.0

Исход я из таб.1.6.1. и таб.1.6.3. в качестве сопротивлений выбираем толстопленочные резисторы RC01 и RC02H с типоразмерома корпуса 1206 (рис.1.6.1).

Мощные SMD резисторы. Технические характеристики. Таблица 1.6.4

Параметры
Значение

Тип

XC0204

RWN5020

RWP5020

Типоразмер корпуса

SMD MELF

SMD POW

SMD POW

Диапазон номиналов сопротивлений

0.2ОмЕ1Ом

0.00ОмЕОм

ОмЕ0.Ом

Допуск

0.1%...5%

1;2;5%

1;5%

Максимальна я а мощность

1 Вт

1.Вт

1.6Bт

Максимальное рабочее напр я жение
300 В

Диапазон рабочих температур
-55 Е +155ºС

Исход я из таб.1.6.4. в качестве мощных сопротивлений выбираем резисторы RWN5020 с типоразмером корпуса SMD POW (рис.6.2.б).

А = 1.5 мм.

В = 1.2 мм.

С = 4.7 мм.

Рис.1.6.1. Рекомендованное расположение резисторов при пайке: RC01, RC02H типоразмера 1206.

)

б)

Рис.1.6.2. Типоразмеры корпусов резисторов:

) SMD MELF ; б) SMD POW

В качестве подстроечных сопротивлений выбираем резисторы PVZ3A фирмы Murata черт. 1.6.3.

Подстроечные сопротивления

Технические параметры. Таблица 1.6.5

Функциональна я характеристика

Линейна я

Номинальна я мощность

0.Вт при 50

Максимальное рабочее напр я жение

50V

Рабочий диапазон температур

-25

Допустимое отклонение номинального значени я сопротивлени я

30%

Угол поворота

230

Диапазон номинальных сопротивлений

10ОмЕОм

Температурный коэффициент сопротивлени я (ТКО)

500ppm/

Усилие поворота

20- 200 г./см

Рис.1.6.3. Типоразмер подстроечных резисторов PVZ3A.

1.6.2 Выбор конденсаторов.

При выборе конденсаторов, учитывая слови я эксплуатации издели я , а также электрические параметры, будем руководствоватьс я тем, что дл я конденсаторова выдвигаютс я а следующие требовани я :

- наименьша я масса;

- наименьшие размеры;

- относительна я дешевизна;

- высока я стабильность;

- высока я надежность;

Возьмем дл я рассмотрени я несколько типов конденсаторов, и сделаем сравнение относительно класса диэлектрика в виде таблицы.

SMD конденсаторы. Технические параметры. Таблица 1.6.6

Класс диэлектрика

Класс 1

Класс 2

Типоразмер корпусу

040Е1210

040Е0

Номинальное напр я жение U_н

5В; 20В;50В;1кВ;3кВ

2В; 50 В; 10В; 20В; 50В;1кВ;2кВ;3кВ

Диапазон емкостей

1 пЕ10 н;1нЕ10мк

1 пЕ1 н; 1нЕ10мк

Допуск емкостей

(в % или п)

При С_н<10 п:

0.1 п

0.25 п

0.5 п

При С_н≥10 п:

1 %

2 %

5 %

10 %

5 %

10 %

20 %

Максимально относительна я девиаци я емкостиа <ΔС/Са

-

15 %

Диапазон рабочих температур

-5Е+125ºС

-5Е+125ºС

Максимальное значение тангенса гла потерь tg δ

<1^.10^-3

<25^.10^-3

<35^.10^-3 (1В)

Сопротивление изол я ции при 25 ºС

> 10⁵ Ом

> 10⁵ Ом

при 125 ºС

-

> 10⁴ Ом

Посто я нна я времени

при 25 ºС

> 1 с

> 1 с

при 125 ºС

> 100 с

> 100 с

Типоразмер SMD конденсаторов. Таблица 1.6.6

Размер

мм

0402

1005

06032

1608

0805

2012

1206

3216

1210

3225

l

1.50.1

1.60.15

2.0.02

3.20.2

3.20.3

b

0.50.05

0.80.1

1.250.15

1.60.15

2.50.3

s

0.50.05

0.80.1

1.35max

1.3max

1.7max

k

0.1-0.4

0.1-0.4

0.13-0.75

0.25-0.75

0.25-0.75

Исход я из таб.1.6.6., в качестве SMD конденсаторова выбираем конденсаторы с диэлектриком 1-го класса, типоразмером корпуса 1206 (рис.1.6.4.).

А = 1.5 мм.

В = 1.2 мм.

С = 4.7 мм.

Рекомендованное расположение

при пайке SMD конденсаторов типорозмера 1206.

Выбираем электролитические конденсаторы фирмы Hitano, для обычного монтажа серии ECR.

Сери я ECR:

диапазон напр я жений

6.Е10В

16Е46В

диапазон емкостей

0.4Е1мк

0.4Е220мк

температурный диапазон

-4Е+85

-2Е+85

ток потерь

<0.01CU

<0.03CU

разброс емкостей
20% при 20

Диэлектрические потери (

U,B

16

25

35

50

63

100

200

350

400

tgs(D4-6.3)

0.16

0.14

0.12

0.1

0.1

0.08

0.18

0.2

0.2

Стабильность при низких температурах (отношение импедансов на частоте 12Гц).

U,B

16

25

35

50

63

100

200

350

400

Z(-25

2

2

2

2

2

2

2

2

2

Z(-40

4

4

3

3

3

3

Типоразмеры электролитических конденсаторов. Таблица 1.6.8

мк/B

16

25

35

50

63

100

200

350

400

1

5<´11

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

6<´11

2.2

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

6<´11

8<´12

4.7

5<´11

5<´11

5<´11

8<´12

8<´12

10<´13

10

5<´11

5<´11

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

10<´16

10<´13

10<´13

22

5<´11

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

6<´11

10<´21

10<´13

10<´16

33

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

6<´11

8<´12

13<´21

10<´21

10<´21

47

5<´11

5<´11

5<´11

6<´11

6<´11

10<´13

13<´21

13<´21

13<´26

100

5<´11

6<´11

6<´11

8<´12

10<´13

10<´21

16<´26

16<´32

16<´32

220

6<´11

8<´12

8<´14

10<´13

10<´16

13<´26

18<´36

18<´41

330

8<´12

8<´14

10<´13

10<´17

10<´20

13<´26

470

8<´12

8<´14

10<´16

13<´21

13<´26

16<´26

1

10<´16

10<´21

13<´21

13<´26

16<´25

18<´41

2200

13<´21

13<´21

16<´26

16<´36

18<´36

3300

13<´26

16<´26

16<´32

18<´36

22<´41

4700

16<´26

16<´32

18<´36

22<´41

25<´41

Рис.1.6.5. Габаритные размеры электролитических конденсаторов.

D

5

6

8

10

13

16

18

22

25

P

2.0

2.5

3.5

5.0

5/0

7.5

7.5

10

12.5

d

0.5

0.5

0.5

0.6

0.6

0.8

0.8

1.0

1.0

1.6.3 Выбор индуктивности и трансформаторов

Выбираем издели я фирмы Epcos.

В качестве дросселей, дл я фильтров по питанию, из таблицы выберем дроссели типа DB36-10-47, DST4-10-22, FMER-K26-09.

Катушки индуктивности. Технические параметры. Таблица 1.6.9

Тип
индуктивность

мкГн
Q
Тест. частота

Гц
сопротивление

Ом
Ток тип.

Ток нас.

L

Q

DB36-10-47

15020%

46

10К

2.52М

0.02

12.80

14.20

DST4-10-22

4720%

42

10К

2.52М

0.01

12.20

15.50

FMER-K26-09

6020%

56

10К

2.52М

0.12

8.2

10.4

Выбираем тип трансформаторов TS40-15-2, KERBIP-2-K20, TS300-12-K28, TS12-300-K32а диапазон рабочих температур -4Е+45^оС.

1.6.4 Выбор активных элементов

Выбираем транзисторы фирмы STMicroelectronics табл.1.6.10.

Технические параметры транзисторов. Таблица 1.6.10

Параметры

К1531

GT15Q101

BC556

IRFP150

IRFD123

2N2907

К792

Напр я жение коллектор-база

500B

120В

8В

10В

8В

-6В

90В

(сток-затвор)

500B

120В

6В

10В

8В

-4В

90В

Напр я жение коллектор-эмиттер (сток-исток)

30B

2В

В

20B

20B

-В

20B

Напр я жение

15A

1А

100мА

43A

1.А

-600мА

3A

база-эмиттер

60A

3А

200мА

170A

4.А

-1.А

5A

(затвор-исток)

2мА

20мА

Ток коллектора

150Bт

15Вт

0.Вт

19Вт

1.Вт

200мВт

10Вт

(сток)

1480п

1800п

10п

1750п

450п

30п

800п

Импульсный ток коллектора

400п

3п

420п

200п

8п

250п

(сток)

150

150

150

175

150

150

150

Выбираем диоды фирм Fairchild и International Rectifier.

Технические параметры диодов. Таблица 1.6.11

Параметры

U _обр. В

_макс., А

_обр, мА

F _макс., кГц

PSOF107

300

0.3

0.005

40

1N4937

600

1.5

2

150

LL4148

100

0.2

0.005

300

LL414P

60

0.5

0.01

300

MUR860

600

10

20

200

MUR31

800

8

2

10

RUR30100

1

30

1

300

Выбираем микросхемы фирм Unitrode, National Semiconductor, Intersil, STMicroelectronics.

В качестве контролеров питани я а выбираем UC3842 фирмы Unitrode, SG3525 фирмы STMicroelectronics.

В качестве микросхемы стабилизатора напр я жени я выбираема ИМС фирмы STMicroelectronics.

Технические параметры микросхемы

интегрального стабилизатора. Таблица 1.6.13

Тип

Входное напр я жение, В

Напр я жение стабилизации, В

Выходной ток, А

Температура,

78M05ST

+30

+5

1.2

-5Е+125

1.7. Расчет печатной платы.

1.7.1. Расчет площади печатной платы.

Определ я ем стандартные размеры элементов, которые примен я ютс я , и возводим данные в таблицу. 1.7.1.

Размеры элементов и их суммарна я позици я . Таблица. 1.7.1.

Название групп компонентов

Количество N, шт.

Длинна

L, мм

Ширина

В, мм

Диаметр

D, мм

Площадь

S=LВ, мм²

Площадь N элем.

SN,мм²

Диаметр

выводов

d, мм

Резисторы

посто я нные 0.25...0.Вт

119

4.7

1.5

7.05

838.95

Резисторы

посто я нные 1...Вт

10

12

5

60

600

0.85

Резисторы переменные

3

3.1

3.6

11.16

33.48

Конденсаторы керамические

37

4.7

1.5

7.05

260.85

Конденсаторы электролитические

14

16

200.96

2813

8

20

314

2512

Транзисторы

17

25

40

1

17

1.0

Диоды малой мощности

8

4.7

1.5

7.05

56.4

0.6

Диоды большой мощности

16

15

20

300

4800

1.2

Стабилитроны

5

4.7

2

9.4

47

IMC SMD

6

14

12

168

1008

IMC DIP

5

10

8

80

400

1.0

Дроссели

6

42

22

924

5544

1.2

Трансформаторы сигнальные

3

15

176

530

1.0

Трансформаторы питани я

2

70

60

4200

8400

1.2

Вставка плавка я

4

30

10

300

1200

1.2

Реле

2

50

20

1

2

1.0

Разъемы

6

20

10

200

1200

0.85

Из таблицы. 1.7.1. получили суммарную плоскость S_СУМ=49233мм², тогда определ я ем станавливаемую площадь всех элементов на плате, если К_УСТ=1,2

Определ я ем плоскость печатной платы, котора я необходима дл я установки элементов с четом рассто я ни я между элементами и выводами, также дл я обеспечени я нормальных тепловых режимов работы, по формуле, если коэффициент использовани я равен: К_ИСП=0,9, тогда

Определ я ем площадь, котора я необходима дл я размещени я элементов креплени я , которые креп я т плату. Принимаем, что плата крепитс я шестью винтами М3, если под один болт отводитс я плоскость S_Б=100(мм²).

Определ я ем общую площадь платы:

Исход я из полученной площади выбираем ширину платы L=300(мм), тогда длинна:

Принимаем В=216(мм).

1.7.2. Расчет параметров металлизированных отверстий.

Исход я из диаметров элементов, которые станавливаютс я на плату, определим диаметр металлизированных отверстий, если толщина металлизированного покрыти я при металлизации гальваническим методом:

m_пок=0,05(мм).

И зазор между выводом и стенкой металлизированного покрыти я беретс я :

К=0,2(мм).

Элементы, которые устанавливаютс я , имеют шесть диаметров выводов:

d₁=0,5 (мм)

d₂=0,6 (мм)

d₃=0,8 (мм)

d₄=0,85 (мм)

d₅=1(мм)

d₆=1,2 (мм),

тогда:

Определ я ем параметры контактных площадок вокруг металлизирноваого отверсти я , если контактные площадки выполн я ютс я в виде контактного кольца с обеих сторон платы. Если необходима я радиальна я величина будет В=0,55, технологический коэффициент на ошибку С=0,1, тогда:

Исход я из полученных размеров металлизированных отверстий и диаметров выводов элементов, выбираем технологически обусловленные размеры металлизированных отверстий, и полученные данные записываем в таблицу 1.7.2.

Размеры диаметров отверстий и контактных площадок. Таблица 1.7.2.

№
Диаметр вывода

элемента, мм
Расчетные данные
Стандартные

Диаметр отверсти я , мм

Диаметр площадки, мм

Диаметр отверсти я , мм

Диаметр площадки, мм

1

0,5

1

2,2

1

2,2

2

0,6

1,1

2,3

1

2,2

3

0,8

1,3

2,5

1,2

2,5

4

0,85

1,35

2,55

1,2

2,5

5

1

1,5

2,7

1,5

2,8

6

1,2

1,7

2,9

1,8

3

1.7.3. Расчет ширины печатных проводников.

Ширина печатных проводников определ я етс я по максимальному току дл я разных цепей схемы, если допустима я плотность тока J_ДОП=30(А/мм²), максимальный ток

_М=8(А), а толщина металлизированного покрыти я m_ПОК=0,05(мм), тогда ширина будет равной:

Рассто я ние между проводниками найдем по разнице потенциалов, с четом электрических характеристик выбранного метода изготовлени я . В нашей схеме, в основном, максимально возможное напр я жение не превышает 450(В), рассто я ние между печатными проводниками - 1,8(мм).

1.8. Тепловой расчет.

Рассчитаем тепловой режим транзистора в импульсном стабилизаторе напр я жени я .

Полна я мощность, котора я выдел я етс я в транзисторе во врем я его работы при переключении определ я етс я за формулой:

Р=Р_пер+Р_откр+Р_упр+Р_и (1.8.1)

где:- полна я мощность, котора я рассеиваетс я ;

Р_пер Ц потери мощности при переключении;

Р_открЦ потери на активном сопротивлении транзистора;

Р_упр Ц потери на правлении в цепи затвора;

Р_и Ца потери мощности за счет истока в закрытом состо я нии.

Сразу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (Р_и), имеют очень маленькое значение, поэтому ими можно пренебречь. Также потери, которые возникают в цепи правлени я , тоже имеют очень малые значени я , поэтому формула принимает вид:

Р=Р_пер+Р_откр., (1.8.2)

где

Р_откр=R_DS(on)I²_эф. (1.8.3)

а(1.8.4)

Мощность Р_пер определ я етс я

(1.8.5)

где

аН/n. (1.8.5)

I_L=3/0,98=3,06(A).

тогда

Отсюда

провер я ем тепловой режим работы транзистора

, (1.8.6)

где

t_нс - температура окружающей среды 35 С.

R_ja - тепловое сопротивление кристалл-среды 75 С/Ут.

С.

По результатам проделанных расчетов видно, что при использовании транзисторов в режиме ключей и при заданных параметрах работы преобразовател я , необходимо об я зательное применение охладительных радиаторов и принудительного обдува. Радиатор выбираем ребристого типа по методике, описанной в [10] ст. 221.

1.9. Расчет надежности стройства.

Надежность - это свойство издели я выполн я ть заданные функции в определенных слови я х эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заданных границах.

Надежность характеризуетс я р я дом расчетных показателей, наиболее важной из которых я вл я етс я интенсивность отказов, средн я я наработка на отказ, веро я тность безотказной работы.

Веро я тность безотказной работы казывает на то, кака я часть изделий будет работать безотказно в течение заданного времени t_p. Дл я большинства радиоэлектронных устройств веро я тность безотказной работы зависит, как от физических свойств, так и от времени t_p, в течение которого стройство должно работать безотказно:

(1.11.1.)

Интенсивностью отказов называют количество отказов за единицу времени, что приходитс я на одно изделие, которое продолжает работать в данный момент времени:

(1.11.2) а

Интенсивность отказов аппарата, который состоит из
(1.11.3)

Расчет надежности проводим в такой последовательности:

1. Составл я ем таблицу исходных данных дл я расчета, определ я ем конструктивную характеристику компонентов, количество компонентов по группам, рассчитываем интенсивность отказов λ дл я каждой из групп компонентов:а

(1.11.4)

где:а
Выходные данные дл я расчета надежности сводим в таблицу 1.11.1.

Исходные данные расчета надежности. Таблица 1.11.1

№

Названи я групп компонентов

Кол-во

1.

Резисторы

непроволочные посто я нныеа 0.125-0.5

непроволочные посто я нные 1.0-2.0а

непроволочные переменные

82

10

3

0.4

1.0

2.5

0.42

0.42

0.42

13.78H10^-6

4.2H10^-6

3.15H10^-6

2.

Конденсаторы

керамические

электролитические

37

22

1.2

2.2

0.1

0.4

4.44H10^-6

19,36H10^-6

3.

Транзисторы

кремниевые

17

1.7

0.35

11.56H10^-6

4.

Диоды

Выпр я мители

малой мощности

большой мощности

стабилитроны малой мощности

светодиоды

8

16

5

3

0.7

5.0

2.4

2.8

0.81

0.81

0.81

0.81

4.54H10^-6

64.8H10^-6

9.72H10^-6

6.8H10^-6

5.

Интегральные микросхемы

полупроводниковые

6

0.01

1.0

0.06H10^-6

6.

Дроссели

6

1.0

1.0

6.0H10^-6

7.

Трансформаторы

сигнальные

питани я

3

2

0.1

3.0

1.0

1.0

0.3H10^-6

6.0H10^-6

8.

Вставка плавка я

4

0.5

1.0

2.0H10^-6

9.

Тумблер

1

1.1

1.0

1.1H10^-6

10.

Реле

2

1.7

0.35

1.19H10^-6

11,

Клеммы

2

1.0

1.0

2.0H10^-6

12.

Печатна я плата

1

0.1

0.1

0.01H10^-6

11.

Пайка на плате

910

0.01

1.0

9.1H10^-6

12.

Корпус прибора

1

1.0

1.0

1.0H10^-6

13.

Проводники и пайки навесные

24

0.02

1.0

0.48H10^-6

2. Дл я учета словий эксплуатации находим поправочные коэффициенты аи по формуле (1.11.5) рассчитываем поправочный коэффициент

(1.11.5)

3. Расчет интенсивности отказов проводим по формуле:

(1.11.6)

4. Среднюю наработку на отказ рассчитываем по формуле:

(1.11.7)

5. Проводим расчет веро я тности безотказной работы радиоустройства по формуле (1.11.1):

^-λ^H^tρ (1.11.1.)

где а<- основа натурального логарифма;

а<- интенсивность отказов;

а<- врем я испытани я .

Результаты расчетов веро я тности безотказной работы стройства записываем в таблицу 1.11.2.

Результаты расчета надежности. Таблица 1.11.2

№

1.

2.

3.

4.

5.

6.

0

10¹

10²

10³

10⁴

10⁵

0

-0.001759

-0.017590

-0.175900

-1.759

-17.59

1

0.9982

0.9825

0.8394

0.1737

0.2

6. По результатам расчетов строим график зависимости веро я тности безотказной работы устройства от времени

Рис. 1.11.1. График зависимости веро я тности

безотказной работы стройства от времени.

Раздел 2. Экономический расчет.

Целью данного раздела дипломного проект я вл я етс я выполнение необходимых расчетов организационно-экономических показателей. Данный раздел включает:

1. Расчет себестоимости стройства.

2. Определение цены стройства.

3. Оценка ровн я качества стройства.

4. Определение цены потреблени я .

5. Определение рыночной цены.

6. Прогноз сбыта.

7. Прибыль от реализации.

Экономический расчет будем проводить с четом того, что производство стройства я вл я етс я мелкосерийным.

2.1. Анализ рынка.

Блок бесперебойного питани я а предназначен дл я питани я разнообразной электрической и электронной аппаратуры стабилизированным напр я жением 22В, в том числе стройств охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации, питание аппаратуры на АТС, питание персональных компютеров.

Преимуществами новой разработки я вл я етс я высокий КПД и больша я выходна я мощность. Возможные объемы продажи издели я приблизительно 1 шт. в год. Ближайшим аналогом данного блока я вл я етс я блока питани я а

2.2 Расчет ровн я качества

2.2.1. Основныеа технические параметры стройства.

Технические параметры характеризуют качество издели я . Качество - совокупность свойств, которые делают его способным выполн я ть заданные функции, тем самым довлетвор я ть соответствующие рыночные требовани я . Конкурентоспособность - это степень соответстви я товара в данной рыночной ситуации по техническим, экономическим, эксплуатационным характенриснтинкам.

Основными показател я ми данного издели я я вл я етс я :

1. Выходное напр я жение.

2. Коэффициент полезного действи я .

3. Выходна я мощность.

4. Частота сети.

5. Выходной ток.

2.2.2. Определение важности каждого показател я .

Следующим этапом, после выбора более важных показателей, я вл я етс я ранжирование показателей по степени их важности. Самому важному присваиваетс я ранг 1, менее важному ранг 2 и так далее.

Результаты занесем в таблицу 2.1.1

Показатели ранжировани я по степени важности. Таблица 2.2.1.

Показатель
Ранг показател я , на мнение эксперта
Сума рангов, R_i
D_i
D_i2

1

2

3

4

5

1

4

3

4

3

3

17

2

4

2

2

1.5

1

2

1

7.5

-7.5

56.25

3

3

4

2,5

4

4

17.5

2.5

6.25

4

1

1.5

2,5

1

2

8

-7

49

5

5

5

5

5

5

25

10

100

Всего

15

15

15

15

15

75

0

215.5

где : (2.2.1)

(2.2.2)

Проведем проверку пригодности экспертных оценок. Проверка проводитс я на основе расчета коэффициента соответстви я экспертных оценок.

Коэффициент соответстви я :

(2.2.3)

(2.2.4)

где:

N - количество экспертов

- количество оценок

Коэффициент соответстви я может принимать значение

В случае, когда W=1 - полное соответствие экспертов. Рассчитанный коэффициент равниваетс я с минимально допустимым W_н. При словии аполученные данные заслуживают довери я и пригодные дл я последующей работы. Дл я радиотехнических стройств W_н=0,77

Полученный результат пригодный дл я последующего использовани я .

Дл я оценки ровн я качества издели я используем обобщающий показатель - коэффициент технического ровн я :

К_т.у=<å<φq (2.2.5)

где:а

<φ Ц относительный (единичный) показатель качества.

i Ц коэффициент весомости.

Если зависимость между параметром и качеством линейна, то относинтельнные показатели вычисл я ютс я по формулам:

а<= Р_Н/ Р_Б(2.2.6)

и

а<= Р_Б/ Р_Н (2.2.7)

Если зависимость между параметром и качеством нелинейна я , то относительные показатели вычисл я ютс я по формулам:

а<=lg(Р_Н/ Р_Б)+1 (2.2.8)

и

а<=lg(Р_Б/ Р_Н)+1 (2.2.9)

где:а Р_Н, Р_Б <- числовые значенн я а < -го параметр соответственно нового <а базового издели я .

В качестве базового издели я возьмем блок бесперебойного питани я PW5115 фирмы Powerware.

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.2.2.

Результаты расчетов. Таблица 2.2.2.

Показатель

Название показател я

Значение базового показател я

Значение нового показател я

q

Х1 MACROBUTTON TrVarХ1|Х1 *

Выходное напр я жение, В

0...24

0... 30

1.25

Х2 MACROBUTTON TrVarХ2|Х2 *

Коэффициент полезного действи я

0.85

0.89

1,05

Х3 MACROBUTTON TrVarХ3|Х3 *

Выходна я мощность, Вт

240

300

1.25

Х4 MACROBUTTON TrVarХ4|Х4 *

Частота сети, Гц

50...60

50...60

1.0

Х5 MACROBUTTON TrVarХ5|Х5 *

Выходной ток, А

10

10

1.0

Определим коэффициент важности каждого показател я

Воспользуемс я средством экспертных оценок. Эксперты независимо один от другого сравнивают между собой показатели, оценива я , что важнее. В оценке принимают частие не менее 5 экспертов.

При этом если показатель У>Ф то ставим коэффициент 1.5

Если показатель У<Ф то ставим коэффициент 0.5

Если показатель У=Ф то ставим коэффициент 1.

На основании таблицы построим матрицу, куда перенесем числовые значени я оценок.

Экспертна я оценка. Таблица 2.2.3а

Показатели
Эксперты

1 2 3 4 5

Суммирующа я оценка

Числовое значение оценки

Х1 Х2

<

=

<

<

=

<

0.5

Х1 Х3

=

<

>

<

<

<

0.5

Х1 Х4

<

<

=

<

<

<

0.5

Х1 Х5

<

>

>

>

=

>

1.5

Х2 Х3

<

<

<

<

<

<

0.5

Х2 Х4

>

>

=

>

=

>

1.5

Х2 Х5

>

>

=

>

>

>

1.5

Х3 Х4

<

=

<

<

<

<

0.5

Х3 Х5

>

>

>

=

>

>

1.5

Х4 Х5

=

>

>

>

>

>

1.5

Определение важности каждого показател я определим в два шага:

1-й шаг: определим b_i - сумму числовых значений оценок (сумма по строке);

Kb_i=b_i/<åi; (2.2.10)

2-й шаг: определим b_i1:

i1=a_i1b₁+a_i2b₂+Е.+a_inb_nа (2.2.11)

Результат занесем в таблицу 2.1.4

Значение показателей. Таблица 2.1.4.

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5
1- я итераци я

bi <φi
2- я итераци я

bi <φi

Х1

1

0.5

0.5

0.5

0.5

3

0.12

14

0.12

Х2

1.5

1

1.5

1.5

1.5

7

0.28

34

0.3

Х3

1.5

0.5

1

0.5

1.5

5

0.2

22

0.19

Х4

1.5

0.5

1.5

1

1.5

6

0.24

27.5

0.24

Х5

1.5

0.5

0.5

0.5

1

4

0.16

17.5

0.15

25

1

115

1

Перша итераци я :

<φ_i=b_i/<åi (2.2.12)

i=<åij (2.2.13)

где:а i - весомость -го параметра

Втора я итераци я :

<φ_i=b_i/<åi (2.2.14)

i=a_i1b₁+a_i2b₂+...+a_inb_n (2.2.15)

где:а i - весомость -го параметра

Уровень качества издели я

К_Т.Р.=0.121.25 +0.31.05+ 0.19 1.25+ 0.24 1.0+0. 151.0=1.1

Таким образом, ровень качества разрабатываемого стройства равен 1,1.

2.3. Расчет себестоимости стройства.

Согласно ТЗ, производство источника бесперебойного питани я - мелкосерийное, поэтому будем пользоватьс я соответствующими нормативами и методикой.

2.3.1 Расчет затрат на приобретение материалов.

Расходы на приобретение материалов вычисл я ютс я на основании норм их расходовани я и цен, с четом транспортно-заготовительных расходов. Расчет по стоимости материалов занесен в таблицу 2.3.1

Стоимость материалов. Таблица 2.3.1.

Наименование материала

Стандарт,

марка

Единица измер.

Норма расхода на одно изделие

Цена за ед., грн

Сума, грн

Припой

ПОС-61

кг

0.30

7

2.1

Стекло-текстолит фольгированный

СФ-2-15

кг

0.7

30

21

Провод монтажный

МГШВ-0.75

м

1

0.15

0.15

Провод монтажный

МГШВ-0.5

м

1,5

0.5

0.75

Провод монтажный

МГШВ-0.35

м

0.7

0.3

0.21

Провод монтажный

МГШВ-1,5

м

1.5

1.3

1.95

Железо оцинкованное

Ст3-1.5

кг

1

5

5

люминий

мг-3

кг

3.1

6.2

19.22

Флюс

ФС-1

кг

0.10

10

1.0

Лак

кг

0.1

8

0.8

Краска

ПФ-115

кг

0.35

7

2.45

Итого

54.63

Неучтенные материалы,5%

2.73

Транспортно-заготовительные работы, 10%

5.46

Всего

62.82

2.3.2. Расчет расходов на покупные издели я

и полуфабрикаты.

В данную статью включаетс я стоимость готовых изделий, приобретенных дл я укомплектовки блока питани я . Покупные издели я определ я ютс я по схеме электрической принципиальной. Расчеты занесены в таблицу 2.3.2

Покупные издели я . Таблица 2.3.2.

Наименование

Марка

Кол-во

Цена, грн.

Сумма, грн.

Резисторы

RC01-1206 5%

64

0.05

3.2

RC02H-1206 1%

18

0.05

0.9

RWN5020-1.6 5%

9

1.60

14.4

RWN5020-1.6 1%

3

1.80

5.4

PVZ3A 20%

3

0.70

2.10

TR1223 5%

1

1.1

1.1

Конденсаторы

ECR-400B-100мк

4

6.00

24

ECR-25B-1мк

3

1.40

4.20

ELV-25B-22мк

14

0.60

8.40

X7R-1206-50B

20

0.10

2

X7R-1206-3кВ

8

0.90

7.2

X7R-1206-400B

10

1.20

12

Микросхемы

UC3842

3

7.80

23.4

UA723

1

3.30

3.30

SG3525

1

3.30

3.30

7805ACD2T

1

1.00

1

ATTiny26

1

14.30

14.3

Транзистор

K1531

2

0.20

0.4

K792

3

0.20

0.6

IRFP150

4

7.20

28.80

IRFD123

2

4.1

8.2

2N2907

2

3.2

6.4

GT15Q101

2

12.5

25

BC550B

4

2.4

9.6

Диоды

RUR30100

2

3.70

7.40

PBU607

1

4.10

4.10

LL4148

4

0.10

0.40

1N4937

4

0.40

1.6

HFA16TB600

4

6.80

27.20

BZV55C9.2V

2

0.20

0.40

BZV55C3.342V

2

0.20

0.40

BZV55C18V

2

0.20

0.40

TPL921

2

1.15

2.30

TPL559

2

1.25

2.50

4N35

3

1.25

3.75

Дроссель

DST4-10-22

3

5.70

17.10

FMER-K26-0.9

3

6.20

18.60

Трансформаторы

TS200-3-2-X20

1

4.10

4.10

KERMOP-2-K20

1

2.00

2.00

TS110-30-K28

1

12.30

12.30

TSI-40A-3-X20

1

6.20

6.20

Реле

AJR3221

2

10.25

20.30

Разъемы

SN-6-1

3

1.90

5.70

DB-9-1

1

1.80

1.80

AN-6-2

1

0.85

0.85

Выключатели

В12В-6-10В

1

1.50

1.50

Предохранители

ZP-2А-5В

2

1.40

2.80

BP-6.3A-250B

1

0.40

0.40

Ножки

И28.128.064

4

0.50

2.00

ккумул я тор

Yuasa12A-7Ah

4

4

Итого

356.5

Транспортно-заготовительные работы.10%

35.65

Всего

392.15

2.3.3. Расчет основной заработной платы.

Потери по данной статье рассчитываютс я по каждому виду работ, в зависимости от нормы времени и почасовой тарифной ставки рабочих.

Сз._о.=<åС_тt_ш (2.3.1)

где:а С_т- почасова я тарифна я а ставка.

- врем я на однуа операцию.

Нормы времени на операци я х были вз я ты из технологических карт. Перечень работ отвечает технологическому процессу производства издели я . Нормы времени дл я монтажных и сборочных работ определ я ютс я типичными нормами времени на сборочно-монтажные работы, - таблица 2.3.3.

Основна я заработна я плата. Таблица 2.3.3.

Название работ

Тариф. разр я д

Часова я тарифна я ставка, грн./час.

Норма времени, час.

Сумма

зарплаты, грн.

1

Заготовительные

3

2.6

3

7.8

2

Сверлильные

3

2.6

2

5.2

3

Монтажные

4

2.8

6

16.8

4

Сборочные

5

3.2

4

12.8

5

Маркировочные

3

2.6

5

13

6

Регулировочные

5

3.2

6

19.2

Итого

74.8

Доплаты и надбавки (20%-60%)

37.4

Всего

112.2

2.3.4. Дополнительна я заработна я плата рабочих.

Расходы по этой статье определ я ютс я в процентах от основной заработной платы. Ориентировочна я величина норматива дополнительной заработной платы дл я приборостроительных предпри я тий может быть прин я та в размере 30-40 %.

Сз._буд.=0.30<×Сз._о. (2.3.3)

где:а Сз._о.- основна я заработна я плата.

Сз._буд.=0.30<×112.2=33.66 грн.

2.3.5. Отчисление на социальное страхование.

За действующими на 23.01.2006 р. нормативами отчислений на социнальное страхование составл я ет 37.8% от суммы основной и дополнительной занраннботнной платы.

Сс._с.=0.378( Сз._про + Сз._д) (2.3.4)

Сс._с.=0.378(112.2+33.66) = 55.13 грн.

2.3.6. Общепроизводственные затраты.

Учитыва я , что себестоимость издели я определ я етс я на ранних стади я х его проектировани я в слови я х ограниченной информации относительно технологии производства и расходов на его подготовку, в общепроизводственные расходы включаютс я , кроме этих расходов, расходы на: освоение основного производства, возмещение износа специальных инструментов и устройств целевого назначени я , содержание и эксплуатацию оборудовани я . При этом общепроизводственные расходы определ я ютс я в процентах к основной заработной плате. При таком комплексном составе общепроизводственных расходов их норматив (

2.4.3. Договорна я цена.

Договорна я цена ( и потребителем в интервале между нижней и верхней лимитными ценами.

Из выражени я :а

Значит, выбираем

2.4.4. Определение минимального объема

производства продукции.

Себестоимость годового выпуска продукции:

(2.4.4)

где я себестоимость единицы продукции, грн;

я нные расходы

Х - производственна я мощность производства X=150 ед./год;

а<- годовой объем выпуска продукции

Стоимость годового выпуска продукции:

(2.4.5)

Объем продукции, при которой прибыль отсутствует:

(2.4.6)

аед.

Объем продукции, при котором будет достигнут запланированный ровень рентабельности:

(2.4.6)

Годова я прибыль при достижении запланированного ровн я рентабельности составит:

(2.4.7)

Рис. 2.4.1 Характеристика минимального объема производства продукции.

Вывод

В даннома разделе были проведены анализ ровн я качества и конкурентной способности источника бесперебойного питани я , расчеты себестоимости производства, целесообразности производства, определение цены издели я .

Полна я себестоимость составл я ет 1014.56 грн.

Нижн я я граница цены -

Верхн я я граница цены -

Договорна я цена -

Объем продукции, при котором прибыль отсутствует - аед.

Раздел 3. Охрана труда.

В данном разделе дипломного проекта приводитс я анализ словий труда в производственном помещении по производству источника бесперебойного питани я , при разработке и производстве плат управлени я и питани я . Этой части дипломного проекта нужно делить особенное внимание, т.к. при не соблюдении норм, становленных законодательством, возможно нарушение работоспособности и жизнеде я тельности рабочих. Поэтому, мы должны определить опасные и вредные производственные факторы, также степень их опасности на рабочем месте. Конечно, нужно разработать меропри я ти я , чтобы защитить рабочих от вли я ни я этих факторов, если они будут превышать допустимые нормы.

3.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов.

К основным вредным и опасным факторам, что вли я ют на людей, занн я нтых на производстве радиоэлектронной аппаратуры (далее РЭА), можно отнести:

1.            Плоха я освещенность рабочей зоны (услови я освещенности производственных помещений должны удовлетвор я ть нормам, отмеченным ва НиП II-4-79/85);

2.            Повышенные уровни электромагнитных излучений (уровни излучений и полей должны отвечать ГОСТ 12.2.006-87);

3.            Опасность поражени я электрическим током;

4.            Неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны в производственных помещени я х должны удовлетвор я ть нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99;

5.            Содержание в воздухе рабочей зоны вредных веществ разного характер вли я ни я в концентраци я х, что превышают предельно допустимые (гранично-допустима я концентраци я (ГДК)а вредных веществ в воздухе рабочей зоны должны удовлетвор я ть нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-80);

6.            Повышенный уровень шума на рабочем месте (допустимые ровни звукового давлени я в октавных полосах частот, ровни звука и эквивалентные ровни звука на рабочих местах) должен соответствовать санитарным нормам допустимых ровней шума на рабочих местах ДСН 3.3.6.037-99;

7.            Повышенна я напр я женность электрического пол я промышленной частоты на рабочем месте (напр я женность электрических полей промышленной частоты на рабочих местах должна довлетвор я ть нормам, отмеченным ва ГОСТ 12.1.002-88);

8.            Вли я ние вредных факторов вли я ни я мониторов ПК (СанПиН 3.3.2.007-98).

3.2. Характеристика параметров рабочего помещени я .

При разработке и изготовлении издели я основные трудозатраты составл я ет разработк программного обеспечени я , а именно: разработка программы прошивки микроконтроллера и программного обеспечени я дл я св я зи стройства с персональным компьютером (ПК). Помещение, в котором находитс я ПК я вл я етс я рабочей комнатой лаборатории исследовательского института. Помещение лаборатории находитс я на втором этаже панельного дома. Вибраци я в помещении отсутствует. Вредные вещества в помещении лаборатории также отсутствуют. Состав воздушной среды в норме. В рабочей комнате находитс я монитор в составе ПК, офисна я мебель. Покрытие пола - паркет. Стены обклеены обо я ми.

Основные геометрические размеры помещени я , котором будут проводитс я работы по проектированию платы правлени я :

- длинн = 6 м;

- ширин
- высот

В помещении лаборатории будут работать два инженера.

Исходя из значений a, b, h, рассчитаем площадь помещение:

S > i = a × b = 6 × 5 = 30 (кв.м) - площадь помещени я ;

Snа <= 6.2 (кв.м) - обща я площадь столов и шкафа.

S = Si - S_n= 3Ц 6.2 = 23,8 (кв.м)

V = S × h = 23,8 × 2,60 = 61,88 (куб.м)

Площадь и объем, что приходитс я на одного рабочего, определ я етс я по формулам:

S1 = S2 = S / 2 = 23,8 / 2 = 11,9 кв.м

V1 = V2 = V / 2 =61,88 / 2 = 30,94 кв.м

На основании приведенных выше данных рассчитаем значение площади и объема помещени я , что приходитс я на одного служащего. Результаты расчетов приведены в таблице.

Результаты расчетов. Таблица 1.

Параметр

Норматив

Реальные

параметры

Площадь, S

не меньше 6 кв. м.

11,9 кв.м

Объем, V

не меньше 15 куб. м.

30,94 кв.м

анализируя слови я труда в помещении, заметим, что объем помещени я , который приходитс я на одного человека, больше нормативного значени я СН245-82 и ОНТП24-86.

3.3. Расчет природного освещени я .

Согласно НиП ИИ-4-79/85 дл я наименьшего различени я объектов (разр я д зрительной работы Ⲳ (б)) 0.3 - 0.5 мм значения коэффициента природного освещени я (КПО) должно равн я тьс я 2%.

Целью расчета словного освещени я я вл я етс я проверка его соответстви я НиП ИИ-4-79/85. При боковом одностороннем освещении формируетс я минимальное значении КПО в точке, размещенной на рассто я нии одного метра от стены, наиболее отдаленной от световых проемов на пересечении характерного разреза плоскости помещени я и рабочей поверхности. Характерный разрез помещени я Ц поперечный разрез по средине помещени я , плоскость которого перпендикул я рна я плоскости проемов. словна я рабоча я поверхность - горизонтальна и расположена на высоте 0.8 м от полу.

Находим номер светового климата. Для Киева номер светового климата - IV. На основе НиП ИИ-4-79, находим коэффициент природного освещени я (КПО = 2), дл я работы высокой точности (разр я д зрительной работы Ⲳ (б)).

Дл я домов города Киева (IV по я с светового климата) нормируемое значение КПО находим по формуле:

де: е^ⲲЦ КПО дл я Ⲳ светового климата;

с - коэффициент солнечности климата, с = 0.75, дл я световых проемов во внешних стенах дома, ориентированных по сторонах горизонта 136

Фактическое значение КПО рассчитываетс я по формуле:

где: E_s- геометрический КПО в расчетной точек при боковом освещении, учитыва я пр я мой свет неба, который находим по формуле;

R - коэффициент, которыйа учитывает относительную я ркость напротив сто я щего дома.

r₁ Ц коэффициент, который учитывает величение КПО при боковом освещении благодар я свету, отбитому от поверхности помещени я и подсвечивающего сло я , прилегающего к дому, учитыва я отношение глубины помещени я к высоте верха окна к ровню рабочей поверхности, отношение рассто я ни я рассчитанной точки от внешней стены к глубине помещени я В, коэффициенте отражени я поверхности помещени я r_ср;

0 Ц общий коэффициент пропускани я света, который рассчитываетс я за формулой;

3 Ц коэффициент запаса, k₃ = 1.3.

Е_зд Ц геометрический КПО в расчетной точке при боковом освещении, учитывает отраженный свет, отбитый от бокового строени я , и, рассчитываетс я по формуле.

Найдем геометрический КПО в расчетной точке при боковом освещении:

где: n₁Ц количество лучей проход я щих от неба через световые проемы в расчетную точку при поперечном разрезе помещени я (n₁ = 8);

n₂ - количество лучей проход я щих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещени я (n₂ = 30).

Найдем индекси строени я в плане разреза:

где: l_n - длинна противоположного дома, l_n = 100 м;

Н - высота противоположного дома, Н = 20 м;

р Ца расстоя ние между домами, р = 50 м;

а - ширина окна на плане, = 3 м;

Отделочный материал фасада противоположного дома - бетон.

Находим по рассчитанным значения м z₁ и z₂, R - коэффициент, который учитывает относительную я ркость противоположного дома:

R = 0.22

Рассчитаем коэффициент отражени я поверхности помещени я :

где: р₁, р₂, р₃Ц коэффициенты отражени я потолка, стен, пола.

Соответственно (р₁ = 0.7, р₂ = 0.5, р₃ = 0.1);

S₁,S₂, S₃ - площадь потолка, стен, пола (S₁ = 110 м², S₂ = 210 м², S₃ = 110 м²)

Находим r₁, учитывая , что:

_ср = 0.46;

r₁ = 5.4;

Находим общий коэффициент пропускани я света:

где: τ₁ - коэффициент светопропускани я материала остеклени я , дл я стекла оконного листового двойного τ₁ = 0.8;

<τ₂а - коэффициент, учитывающий потери света в дерев я нных перегородках. τ₂ = 0.7;

<τ_3аЦкоэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкци я при боковом освещении, τ₃ = 1;

<τ_4аЦ коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных стройствах. Зависит от типа стройства, вида издели я и материалов дл я защитных козырьков, τ₄= 0.9;

<τ₅ - коэффициент, учитывающий потери света в защитной стенке при боковом освещении, τ₅а <= 1.

Находим геометрический КПО в расчетной точке при боковом освещении, учитыва я свет, отбитый от соседнего здани я , по формуле:

Значение ата ата а(а<= 5; а<= 22)

Находим фактический КПО по формуле (8.3.1)

Рассчитанное значение КПО больше нормированного - зрительные Ранбонты при естественном освещении отвечают нормативным требовани я м.

3.4. Расчет искусственного освещени я .

Сделаем расчета искусственного освещени я . Исходные данные дл я расчета:

-      лампа дневного освещени я ЛБ - 65;

-        световой поток ФЛ = 465 ЛК;

-        тип осветлител я ЛПО - 02 (две лампы по 65 Вт);

-        количество светильников N = 12;

-        высота подвеса h = 3,3 м (с четом высоты столов).

Освещение находится по формуле:

где:

Е - относительна я освещенность в расчетной площади, от -го полур я да светильников (ЛК), рассчитываетс я по формуле ;

Ф - коэффициент перехода от горизонтального освещени я к наклонному, так как столы горизонтальные, то Ф = 1 дл я всех Е;

3 Ц коэффициент запаса, учитываетс я запыленность, k₃ = 1.5;

<

_р Ц длинна р я да,
_р= 8.4 м;

а<- вспомогательная функци я , значение которой находитс я в зависимости от относительных координат ата

а<- сила света в направлении расчетной точки, рассчитываетс я в зависимости от гла я т дл я соответствующих значений

Найдем соответствующие значени я Е:

Находим освещенность Е за формулою :

Норма освещенности дл я данного вида работ (разр я д работы I² (б), робота высокой точности) равн я етс я 300 ЛК. Таким образом, обща я освещенность довлетвор я ет требовани я м НиП II-4-79.

3.5. Оценка санитарных норм словий труда при пайке.

В данной работе будем рассматривать процесс пайки на этапе
аконструкторской разработки (ОКР). При этом используетс я ручна я пайка, выполн я ема я электрическим па я льником непрерывного действи я мощностью 20...4Вт. При этом дельное образование аэрозол я свинца составл я ет 0,02...0,04мг/100 паек.

Соответственно сборочному чертежу, в качестве припо я используетс я олов я нно-свинцовый припой марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Флюс используетс я безкислотний - КЭ ГОСТ 1797-64. Дл я далени я остатков флюса примен я етс я этиловый спирт. В состав припо я входит олово (Sn) в количестве 60-62% и свинец (Рb) в количестве 38-40%.

Флюс состоит из сосновой канифоли (СНООН2) в количестве 15-28%, и этилового спирта (СНОН) в количестве 72-85%.

Свинец я вл я етс я чрезвычайно опасным веществом (класс 1), соответственно ГОСТ 12.1.005-88. ГДК в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м³. Олово я вл я етс я веществом меренно опасным (класс 3). ГДК в воздухе рабочей зоны 10мг/м³. Спирт этиловый я вл я етс я малоопасным веществом (класс 4). ГДК в воздухе рабочей зоны 1мг/ м³..

Определим концентрацию аэрозол я свинца:

C = 0,6 × A × B × t × N / V,

где:

A- дельное образование аэрозол я свинца;

B - количество паек в минуту;

N - количество рабочих мест;

V - объем помещени я , м³;

t - длительность сборки издели я , час.

В нашем случае:

A = 0,04мг / 100 паек,

B=5, t = 1,2 часа, N = 2, V = 50,44 м.

Тогда:

С = 0,6 × 0,04 × 5 × 1,2 × 2 / 50,44 = 0,005709 мг/м.

Следовательно, при данных условия х технологического процесса, концентраци я аэрозол я свинца в воздухе рабочей зоны не будет превышать предельно допустимую концентрацию 0,01мг/м. Так, как пары свинца не превышают ГДК, то нет необходимости в вентил я ции.

3.6. Электробезопасность.

В помещение лаборатории не жарко, сухо, и соответственно к ОНТП24-86 и ПУЕ-87 она относитс я к классу помещений без повышенной опасности поражени я персонала электрическим током, поскольку относительна я влажность воздуха не превышает 75%, температура не более 35 ⁰С, отсутствующие химически агрессивные среды.

Питание электроприборов внутри помещени я осуществл я етс я от трехфазной сети с заземлением, напр я жением 220 В и частотой 50 Гц с использованием автоматов токовой защиты. В помещении применена схема заземлени я .

В анализируемом помещении используютс я следующие типы электрооборудовани я :

- ПК Prime Medio 80а - 1 шт.;

- монитор Samsung 730BF (ВДТ) 22В <- 1 шт.;

- системный блок 220 В <- 1 шт.

Предусмотрено защитное отключение напр я жени я питани я сети при аварийнома режиме работы оборудовани я .

В рассмотренном помещении электропроводка спр я тана, проведена в под штукатуркой на высоте 2 м. Силовые проводники, которые соединя ют между собой ПК с системным блоком и принтером имеют двойную изол я цию. Штепсельные розетки становлены на высоте одного метра от пола. Выключатели на стенаха расположены на высоте 1,75 метра от пола со стороны ручки для открыти я двери. Корпус диспле я , клавиатуры и принтера изготовлен из специального материала - даропрочного пластика, что делает поражение электрическим током человека, при прикосновении к нему практически невозможным. То есть, специальных меропри я тий дл я электробезопасности примен я ть не нужно.

Корпус системного блока изготовлен из металлических деталей. Соответственно возникает опасность поражени я человека электрическим током через нарушение изол я ции и перехода напр я жени я от токоведущих частей. В св я зи с этим, корпуса системного блока, необходимо преднамеренно соединить с нулевым проводом. В помещении примененна я схема занулени я , где r_з(рабочее заземление) избран с четом использовани я природных заземлений и повторного заземлени я нулевого проводника r_n=4 Ом, r₀=1,0а Ом.

Поражение человека электрическим током может быть в случае:

1. Касани я к открытым токоведущим част я м;

2. В результате токопровод я щих элементов оборудовани я , которые оказались под напр я жением в результате нарушени я изол я ции или из-за другиха причин.

Выполним электрический расчет способности защитных автоматов. При расчете тока однофазного короткого замыкани я воспользуемс я формулой:

Iкз = Uф / (r_nаа<+ Zт/3),

Где r_n- сумма активных сопротивлений фазного и нулевого провода,

r_nа= r_ф+r_0;

Zт/3 - расчетное сопротивление трансформатора;

В данном случае U_ф = 22В , r_ф= 0,8 Ом, r₀ <=а 1,0а Ом., Zт/3 = 0,12 Ом.

<

_кз = 220 /( (0,8 + 1,0) +0,12) =121,6 А

Определим значение I_ср из расчета на то, что автоматический выключатель используетс я как токова я защита.

<

_кз > 1.4 ×

_ср

Получаем I_ср < 86,8 А.

Заземление сделано посредством гибкого сплетенного медного провода диаметрома пор я дка 1,5 мм².

Дл я уменьшени я значений напр я жений прикосновени я и соответствующих има величин токов, при нормальном и аварийном режимах работы оборудовани я необходимо выполнить повторное защитное заземление нулевого провода. Соответственно ГОСТ-12.2.007.0-75 все оборудование (кроме ЭВМ - II класс) относитс я к I классу, оно имеет рабочую изол я цию соответственно требовани я м ГОСТ 12.1.009-76. Подключение оборудовани я выполнено соответственно требовани я м ПБЕ и ПУЕ. Дополнительные меропри я ти я по электробезопасности не нужны.

3.7. Пожарна я безопасность помещени я .

Рабочее помещение соответственно ПБЕ та ОНТП 24 Ц86 по взрывоопасной безопасности можно отнести к категории "В".

Соответственное с ПУЕ класс рабочей зоны помещени я по пожарной безопасности П-II а.

Потому, что в рассмотренном помещении находитс я ПЕОМ, пожар может привести к большим материальным затратам. Следовательно, проведение работ по созданию словий, при которых веро я тность возникновени я пожара меньшаетс я , имеет еще более важное значение.

Возможными причинами возникновени я пожара в данном помещении:

1.           Короткое замыкание проводки;

2.           Использование бытовых электроприборов.

3.           Несоблюдение условий противопожарной безопасности.

В св я зи с этим, соответственно ПУЕ, необходимо предусмотреть следующие меропри я ти я по пожарной безопасности:

- тщательна я изол я ци я всех токоведущих проводников на рабочих местах; периодический осмотр и проверка изол я ции;

- строгое соблюдение норм противопожарной безопасности на рабочем месте.

Были соблюдены все требовани я НиП 2.01.02-85 и НиП 2.09.02-85по огнестойкости домов, времени эвакуации в случае пожара, ширине эвакуационных проходов и выходов из помещений наружу.

Помещение оборудовано двум я пожарными датчиками типа ДТЛ, сигнал от которых поступает на станцию пожарной сигнализации (площадь, котора я защищаетс я , 2 - 15=30м2 ).

Рассто я ние между датчиками составл я ет 4 м соответственно ГОСТ 12.4.009-75 та ДБН.

Такое количество датчиков довлетворя ет нормам размещени я согласно ДБН, потому что площадь, котора я защищаетс я датчиком ДТЛ составл я ет 15 м², два датчика защищают площадь помещения 30м², площадь помещени я лаборатории составл я ет 19,4 м².

Помещение оборудовано следующими элементами пожаротушения :

- огнетушитель ОУБ-3 1 шт.;

- огнетушитель ОП-1 Момента 1 шт.

Такое количество огнетушителей отвечает требовани я м ISO3941-77, которыми предусмотрено об я зательное наличие двух огнетушителей на 100м^2аплощади дл я помещений типа конструкторских бюро. Выбор вещества Цосновываетс я на том, что пожар, который может возникнуть в помещении лаборатории, относитс я к категории В, потому что пылающими объектами окажутс я электроустановки, наход я щиес я под напр я жением. Огнетушительный состав на основе галоидных глеводородов (бромный этил 70%, глекислота 30%) примен я етс я в огнетушител я х ОУБ-3, в огнетушител я х ОП-1 Момент используетс я порошковые составы, в которые вход я т кальцинированна я сода, стеаринова я кислота, графит и др.

Наличие первичных средств пожаротушени я и огнетушителей, их количество и содержание отвечает требовани я м ГОСТ 12.4.009-75 и ISO3941-77.

В помещении выполн я ютс я все требовани я по пожарной безопасности соответственно требовани я м НАПБ А.0.001-95 Правила пожарной безопасности в Украине.

В помещении также маетс я план эвакуации на случай возникновени я пожара. Врем я эвакуации отвечает требованию НиП 2.01.02-8О, максимальное даление рабочих мест от эвакуационных выходов отвечает НиП 2.09.02-85.

Выводы

В ходе выполнени я дипломного проекта был разработан источник бесперебойного питани я , который имеет цифровое правление и предназначен дл я защиты разного рода электронной аппаратуры от проблем, которые могут возникнуть в сети питани я .

Провед я анализ существующих на сегодн я шний день схем построени я подобных систем, была определена и обоснована структурна я схема, именно, стройство имеет структуру построени я типа Line-interractive, что позвол я ет полностью решить требовани я , выдвинутых к стройству, также определенные технические требовани я .

Электрический расчет определил требовани я к силовым элементам схемы электрической принципиальной, в частности, к силовым ключам, диодам и др.. Также в процессе выполнени я дипломной работы были достигнуты соответствующие технические показатели, которые довлетвор я ют требовани я технического задани я . А также обеспечен надлежащий ровень качества издели я , что отвечает общеприн я тым стандартам.

В экономической части дипломного проекта проведен расчет экономических показателей, определена себестоимость и цена устройства, проведена оценка ровн я качества, прогнозируемый ровень сбыта.

Данна я дипломна я работа содержит информацию об слови я х, которые должны быть обеспечены на предпри я тии дл я нормального труда рабочих и обеспечени я должного состо я ни я их здоровь я .

Литература.

1.     В.Г. Костиков, Е.М. Парфенов, В.А. Шахнов Источники электропитани я электронных средств Москва, Гор я ча я лини я - Телеком 2001г.

2.     Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel.-М.: ИП Радиософт, 2002 - 176 с.: ил.

3.     ДСТУ 3169 - 95 (ГОСТ 23585-79) - Монтаж электрической радиоэлекнтроой аппаратуры и приборов.

4.     ДСТУ 3413-96 - Требовани я к электрическим бытовым сет я м.

5.     .fairchild.comа K. Zeeman and V. Wadoock УCalculation PWM supplyФ, 2004.

6.     Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.1. - М.: Ф ИД СКИМЕНФ, 2002. - 336 с., илл.

7.     Методические казани я к дипломному проекту дл я студентов специальности Радиотехника / В.О. Дмитрук, В.В. Лысак, С.М.Савченко, В.

. Правда. - К.: КП

, 1993. - 20 с.

8.     Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитани я электронных средств. Схемотехника и конструирование: учебник дл я вузов. - 2-е изд. - М.: Гор я ча я лини я - Телеком, 2001. - 344 с.: ил.

9.     Перельман Б.Л. Полупроводниковые приборы. Справочник - Солон, Микротех, 1996 г. Ц176 с.: ил.

10.                       Конструирование РЭА. Оценка и обеспечение тепловых режимов. учеб. пособие / В. И. Довнич, Ю. Ф. Зиньковський. - К.: МК ВО, 1990. Ц240 с.

11.                       ГОСТ 27.003-90 - Надежность в технике. Состав и общие правила задани я требований по надежности.

12.                       Семенов Б.Ю. Силова я электроника дл я любителей и профессионалов. М.: Солон-Р, 2001. - 334 с.: ил.

13.                       я электротехнические. Общие требовани я безопасности.

Параметры	Значени я
Тип	RC01	RC11	RC21	RC31	RC41
Типоразмер корпуса	1206	0805	0603	0402	0201
Диапазон номиналов сопротивлени я	1 Ом Е1 Ом	10 ОмЕ 1 Ом
Допуск	5%
Максимальна я мощность	0.25 Вт	0.12Вт	0.1 Вт	0.063 Вт	0.005 Вт
Максимальное рабочее напр я жение	200 В	150 В	50 В	1В
Диапазон рабочих температур	-55 Е +155 ºС

Типоразмер корпуса	L (мм)	W (мм)	T (мм)	Масса (г)
0201	0.6	0.3	0.3	0.02
0402	1.0	0.5	0.35	0.06
0603	1.6	0.8	0.45	0.2
0805	2.0	1.25	0.55	0.55
1206	3.2	1.6	0.55	1.0

Функциональна я характеристика	Линейна я
Номинальна я мощность	0.Вт при 50
Максимальное рабочее напр я жение	50V
Рабочий диапазон температур	-25
Допустимое отклонение номинального значени я сопротивлени я	30%
Угол поворота	230
Диапазон номинальных сопротивлений	10ОмЕОм
Температурный коэффициент сопротивлени я (ТКО)	500ppm/
Усилие поворота	20- 200 г./см

Класс диэлектрика	Класс 1	Класс 2
Типоразмер корпусу	040Е1210	040Е0
Номинальное напр я жение U_н	5В; 20В;50В;1кВ;3кВ	2В; 50 В; 10В; 20В; 50В;1кВ;2кВ;3кВ
Диапазон емкостей	1 пЕ10 н;1нЕ10мк	1 пЕ1 н; 1нЕ10мк
Допуск емкостей (в % или п)	При С_н<10 п: 0.1 п 0.25 п 0.5 п При С_н≥10 п: 1 % 2 % 5 % 10 %	5 % 10 % 20 %
Максимально относительна я девиаци я емкостиа <ΔС/Са	-	15 %
Диапазон рабочих температур	-5Е+125ºС	-5Е+125ºС
Максимальное значение тангенса гла потерь tg δ	<1^.10^-3	<25^.10^-3 <35^.10^-3 (1В)
Сопротивление изол я ции при 25 ºС	> 10⁵ Ом	> 10⁵ Ом
при 125 ºС	-	> 10⁴ Ом
Посто я нна я времени при 25 ºС	> 1 с	> 1 с
при 125 ºС	> 100 с	> 100 с

Размер мм	0402 1005	06032 1608	0805 2012	1206 3216	1210 3225
l	1.50.1	1.60.15	2.0.02	3.20.2	3.20.3
b	0.50.05	0.80.1	1.250.15	1.60.15	2.50.3
s	0.50.05	0.80.1	1.35max	1.3max	1.7max
k	0.1-0.4	0.1-0.4	0.13-0.75	0.25-0.75	0.25-0.75

диапазон напр я жений	6.Е10В	16Е46В
диапазон емкостей	0.4Е1мк	0.4Е220мк
температурный диапазон	-4Е+85	-2Е+85
ток потерь	<0.01CU	<0.03CU
разброс емкостей	20% при 20

U,B	16	25	35	50	63	100	200	350	400
tgs(D4-6.3)	0.16	0.14	0.12	0.1	0.1	0.08	0.18	0.2	0.2

мк/B	16	25	35	50	63	100	200	350	400
1				5<´11	5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	6<´11
2.2				5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	6<´11	8<´12
4.7				5<´11	5<´11	5<´11	8<´12	8<´12	10<´13
10	5<´11	5<´11	5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	10<´16	10<´13	10<´13
22	5<´11	5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	6<´11	10<´21	10<´13	10<´16
33	5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	6<´11	8<´12	13<´21	10<´21	10<´21
47	5<´11	5<´11	5<´11	6<´11	6<´11	10<´13	13<´21	13<´21	13<´26
100	5<´11	6<´11	6<´11	8<´12	10<´13	10<´21	16<´26	16<´32	16<´32
220	6<´11	8<´12	8<´14	10<´13	10<´16	13<´26	18<´36	18<´41
330	8<´12	8<´14	10<´13	10<´17	10<´20	13<´26
470	8<´12	8<´14	10<´16	13<´21	13<´26	16<´26
1	10<´16	10<´21	13<´21	13<´26	16<´25	18<´41
2200	13<´21	13<´21	16<´26	16<´36	18<´36
3300	13<´26	16<´26	16<´32	18<´36	22<´41
4700	16<´26	16<´32	18<´36	22<´41	25<´41

D	5	6	8	10	13	16	18	22	25
P	2.0	2.5	3.5	5.0	5/0	7.5	7.5	10	12.5
d	0.5	0.5	0.5	0.6	0.6	0.8	0.8	1.0	1.0

Тип	индуктивность мкГн	Q	Тест. частота Гц	сопротивление Ом	Ток тип.	Ток нас.
L	Q
DB36-10-47	15020%	46	10К	2.52М	0.02	12.80	14.20
DST4-10-22	4720%	42	10К	2.52М	0.01	12.20	15.50
FMER-K26-09	6020%	56	10К	2.52М	0.12	8.2	10.4

Параметры	К1531	GT15Q101	BC556	IRFP150	IRFD123	2N2907	К792
Напр я жение коллектор-база	500B	120В	8В	10В	8В	-6В	90В
(сток-затвор)	500B	120В	6В	10В	8В	-4В	90В
Напр я жение коллектор-эмиттер (сток-исток)	30B	2В	В	20B	20B	-В	20B
Напр я жение	15A	1А	100мА	43A	1.А	-600мА	3A
база-эмиттер	60A	3А	200мА	170A	4.А	-1.А	5A
(затвор-исток)			2мА			20мА
Ток коллектора	150Bт	15Вт	0.Вт	19Вт	1.Вт	200мВт	10Вт
(сток)	1480п	1800п	10п	1750п	450п	30п	800п
Импульсный ток коллектора	400п		3п	420п	200п	8п	250п
(сток)	150	150	150	175	150	150	150

Параметры	U _обр. В	_макс., А	_обр, мА	F _макс., кГц
PSOF107	300	0.3	0.005	40
1N4937	600	1.5	2	150
LL4148	100	0.2	0.005	300
LL414P	60	0.5	0.01	300
MUR860	600	10	20	200
MUR31	800	8	2	10
RUR30100	1	30	1	300

Тип	Входное напр я жение, В	Напр я жение стабилизации, В	Выходной ток, А	Температура,
78M05ST	+30	+5	1.2	-5Е+125

Название групп компонентов	Количество N, шт.	Длинна L, мм	Ширина В, мм	Диаметр D, мм	Площадь S=L*В, мм²	Площадь N элем. S*N,мм²	Диаметр выводов d, мм
Резисторы посто я нные 0.25...0.Вт	119	4.7	1.5		7.05	838.95
Резисторы посто я нные 1...Вт	10	12	5		60	600	0.85
Резисторы переменные	3	3.1	3.6		11.16	33.48
Конденсаторы керамические	37	4.7	1.5		7.05	260.85
Конденсаторы электролитические	14			16	200.96	2813
8			20	314	2512
Транзисторы	17	25	40		1	17	1.0
Диоды малой мощности	8	4.7	1.5		7.05	56.4	0.6
Диоды большой мощности	16	15	20		300	4800	1.2
Стабилитроны	5	4.7	2		9.4	47
IMC SMD	6	14	12		168	1008
IMC DIP	5	10	8		80	400	1.0
Дроссели	6	42	22		924	5544	1.2
Трансформаторы сигнальные	3			15	176	530	1.0
Трансформаторы питани я	2	70	60		4200	8400	1.2
Вставка плавка я	4	30	10		300	1200	1.2
Реле	2	50	20		1	2	1.0
Разъемы	6	20	10		200	1200	0.85

№	Диаметр вывода элемента, мм	Расчетные данные	Стандартные
Диаметр отверсти я , мм	Диаметр площадки, мм	Диаметр отверсти я , мм	Диаметр площадки, мм
1	0,5	1	2,2	1	2,2
2	0,6	1,1	2,3	1	2,2
3	0,8	1,3	2,5	1,2	2,5
4	0,85	1,35	2,55	1,2	2,5
5	1	1,5	2,7	1,5	2,8
6	1,2	1,7	2,9	1,8	3

№	Названи я групп компонентов	Кол-во
1.	Резисторы непроволочные посто я нныеа 0.125-0.5 непроволочные посто я нные 1.0-2.0а непроволочные переменные	82 10 3	0.4 1.0 2.5	0.42 0.42 0.42	13.78H10^-6 4.2H10^-6 3.15H10^-6
2.	Конденсаторы керамические электролитические	37 22	1.2 2.2	0.1 0.4	4.44H10^-6 19,36H10^-6
3.	Транзисторы кремниевые	17	1.7	0.35	11.56H10^-6
4.	Диоды Выпр я мители малой мощности большой мощности стабилитроны малой мощности светодиоды	8 16 5 3	0.7 5.0 2.4 2.8	0.81 0.81 0.81 0.81	4.54H10^-6 64.8H10^-6 9.72H10^-6 6.8H10^-6
5.	Интегральные микросхемы полупроводниковые	6	0.01	1.0	0.06H10^-6
6.	Дроссели	6	1.0	1.0	6.0H10^-6
7.	Трансформаторы сигнальные питани я	3 2	0.1 3.0	1.0 1.0	0.3H10^-6 6.0H10^-6
8.	Вставка плавка я	4	0.5	1.0	2.0H10^-6
9.	Тумблер	1	1.1	1.0	1.1H10^-6
10.	Реле	2	1.7	0.35	1.19H10^-6
11,	Клеммы	2	1.0	1.0	2.0H10^-6
12.	Печатна я плата	1	0.1	0.1	0.01H10^-6
11.	Пайка на плате	910	0.01	1.0	9.1H10^-6
12.	Корпус прибора	1	1.0	1.0	1.0H10^-6
13.	Проводники и пайки навесные	24	0.02	1.0	0.48H10^-6

Показатель	Ранг показател я , на мнение эксперта	Сума рангов, R_i	D_i	D_i2
1	2	3	4	5
1	4	3	4	3	3	17	2	4
2	2	1.5	1	2	1	7.5	-7.5	56.25
3	3	4	2,5	4	4	17.5	2.5	6.25
4	1	1.5	2,5	1	2	8	-7	49
5	5	5	5	5	5	25	10	100
Всего	15	15	15	15	15	75	0	215.5

Показатель	Название показател я	Значение базового показател я	Значение нового показател я	q
Х1 MACROBUTTON TrVarХ1\|Х1 *	Выходное напр я жение, В	0...24	0... 30	1.25
Х2 MACROBUTTON TrVarХ2\|Х2 *	Коэффициент полезного действи я	0.85	0.89	1,05
Х3 MACROBUTTON TrVarХ3\|Х3 *	Выходна я мощность, Вт	240	300	1.25
Х4 MACROBUTTON TrVarХ4\|Х4 *	Частота сети, Гц	50...60	50...60	1.0
Х5 MACROBUTTON TrVarХ5\|Х5 *	Выходной ток, А	10	10	1.0

Показатели	Эксперты 1 2 3 4 5	Суммирующа я оценка	Числовое значение оценки
Х1 Х2	<	=	<	<	=	<	0.5
Х1 Х3	=	<	>	<	<	<	0.5
Х1 Х4	<	<	=	<	<	<	0.5
Х1 Х5	<	>	>	>	=	>	1.5
Х2 Х3	<	<	<	<	<	<	0.5
Х2 Х4	>	>	=	>	=	>	1.5
Х2 Х5	>	>	=	>	>	>	1.5
Х3 Х4	<	=	<	<	<	<	0.5
Х3 Х5	>	>	>	=	>	>	1.5
Х4 Х5	=	>	>	>	>	>	1.5

	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	1- я итераци я bi <φi	2- я итераци я bi <φi
Х1	1	0.5	0.5	0.5	0.5	3	0.12	14	0.12
Х2	1.5	1	1.5	1.5	1.5	7	0.28	34	0.3
Х3	1.5	0.5	1	0.5	1.5	5	0.2	22	0.19
Х4	1.5	0.5	1.5	1	1.5	6	0.24	27.5	0.24
Х5	1.5	0.5	0.5	0.5	1	4	0.16	17.5	0.15
						25	1	115	1

Blog

Источник бесперебойного питания мощностью 600 Вт

РТ 01.430127.001 ПЗ

Рис. 1.4.2. Схема компаратора тока с RC-фильтром.

Выбираем к качестве входного конденсатора конденсатор емкостью 330мк и рабочим напр я жением 40В.

Выбираем в качестве входного высокочастотного конденсатора конденсатор емкостью 0.01мк и рабочим напр я жением 40В.

Выбираем в качестве выходного - конденсатор емкостью 220мк и рабочим напр я жением 40В.

1.6.1. Выбор резисторов.

1.7.1. Расчет площади печатной платы.

2.2.2. Определение важности каждого показател я .

Если показатель У<Ф то ставим коэффициент 0.5

Согласно ТЗ, производство источника бесперебойного питани я - мелкосерийное, поэтому будем пользоватьс я соответствующими нормативами и методикой.

2.3.6. Общепроизводственные затраты.

2.4.3. Договорна я цена.

2.4.4. Определение минимального объема

производства продукции.

3.4. Расчет искусственного освещени я .

Наименование материала	Стандарт, марка	Единица измер.	Норма расхода на одно изделие	Цена за ед., грн	Сума, грн
Припой	ПОС-61	кг	0.30	7	2.1
Стекло-текстолит фольгированный	СФ-2-15	кг	0.7	30	21
Провод монтажный	МГШВ-0.75	м	1	0.15	0.15
Провод монтажный	МГШВ-0.5	м	1,5	0.5	0.75
Провод монтажный	МГШВ-0.35	м	0.7	0.3	0.21
Провод монтажный	МГШВ-1,5	м	1.5	1.3	1.95
Железо оцинкованное	Ст3-1.5	кг	1	5	5
люминий	мг-3	кг	3.1	6.2	19.22
Флюс	ФС-1	кг	0.10	10	1.0
Лак		кг	0.1	8	0.8
Краска	ПФ-115	кг	0.35	7	2.45
Итого	54.63
Неучтенные материалы,5%	2.73
Транспортно-заготовительные работы, 10%	5.46
Всего	62.82

Наименование	Марка	Кол-во	Цена, грн.	Сумма, грн.
Резисторы
	RC01-1206 5%	64	0.05	3.2
	RC02H-1206 1%	18	0.05	0.9
	RWN5020-1.6 5%	9	1.60	14.4
	RWN5020-1.6 1%	3	1.80	5.4
	PVZ3A 20%	3	0.70	2.10
	TR1223 5%	1	1.1	1.1
Конденсаторы
	ECR-400B-100мк	4	6.00	24
	ECR-25B-1мк	3	1.40	4.20
	ELV-25B-22мк	14	0.60	8.40
	X7R-1206-50B	20	0.10	2
	X7R-1206-3кВ	8	0.90	7.2
	X7R-1206-400B	10	1.20	12
Микросхемы
	UC3842	3	7.80	23.4
	UA723	1	3.30	3.30
	SG3525	1	3.30	3.30
	7805ACD2T	1	1.00	1
	ATTiny26	1	14.30	14.3
Транзистор
	K1531	2	0.20	0.4
	K792	3	0.20	0.6
	IRFP150	4	7.20	28.80
	IRFD123	2	4.1	8.2
	2N2907	2	3.2	6.4
	GT15Q101	2	12.5	25
	BC550B	4	2.4	9.6
Диоды
	RUR30100	2	3.70	7.40
	PBU607	1	4.10	4.10
	LL4148	4	0.10	0.40
	1N4937	4	0.40	1.6
	HFA16TB600	4	6.80	27.20
	BZV55C9.2V	2	0.20	0.40
	BZV55C3.342V	2	0.20	0.40
	BZV55C18V	2	0.20	0.40
	TPL921	2	1.15	2.30
	TPL559	2	1.25	2.50
	4N35	3	1.25	3.75
Дроссель

	DST4-10-22	3	5.70	17.10
	FMER-K26-0.9	3	6.20	18.60
Трансформаторы
	TS200-3-2-X20	1	4.10	4.10
	KERMOP-2-K20	1	2.00	2.00
	TS110-30-K28	1	12.30	12.30
	TSI-40A-3-X20	1	6.20	6.20
Реле
	AJR3221	2	10.25	20.30
Разъемы
	SN-6-1	3	1.90	5.70
	DB-9-1	1	1.80	1.80
	AN-6-2	1	0.85	0.85
Выключатели
	В12В-6-10В	1	1.50	1.50
Предохранители
	ZP-2А-5В	2	1.40	2.80
	BP-6.3A-250B	1	0.40	0.40
Ножки
	И28.128.064	4	0.50	2.00
ккумул я тор
	Yuasa12A-7Ah	4		4

Итого	356.5
Транспортно-заготовительные работы.10%	35.65
Всего	392.15

	Название работ	Тариф. разр я д	Часова я тарифна я ставка, грн./час.	Норма времени, час.	Сумма зарплаты, грн.
1	Заготовительные	3	2.6	3	7.8
2	Сверлильные	3	2.6	2	5.2
3	Монтажные	4	2.8	6	16.8
4	Сборочные	5	3.2	4	12.8
5	Маркировочные	3	2.6	5	13
6	Регулировочные	5	3.2	6	19.2
Итого	74.8
Доплаты и надбавки (20%-60%)	37.4
Всего	112.2