Материал: Аккумуляторные зарядные устройства

Транзистор IRF4903

Параметры транзистора приведены в таблице 3.8

Таблица 3.8 - Параметры транзистора

Микросхема MAX713

Параметры микрочхемы приведены в таблице 3.9

Таблица 3.9 - Параметры микросхемы

.2 Обоснование выбора материалов и покрытий

При выборе материала печатной платы следует учитывать сохранение максимальной прочности печатной платы. Поэтому выбираем толщину печатной платы 2,5 мм с двухсторонней металлизацией 35 мкм, что позволит сохранить работоспособность платы при воздействии механических нагрузок, возможных при незначительной деформации корпуса, а так же при механосборочных работах во время изготовления и ремонта устройства. Материал основания печатной платы - стеклотекстолит. Такой выбор основывается на особенностях материала сохранять свои габаритные размеры и форму при воздействии дестабилизирующих факторов. Марка материала СФ 2-35-2,5.

Пайка платы будет выполняться припоем ПОС-61, в состав которого входит безкислотный флюс «Halogenfrei». Дополнительно для достижения лучших результатов пайки будет использован флюс «Indium» марки WF-9942.

Покрытие печатных проводников, контактных площадок и метализированных отверстий осуществляется сплавом Розе ТУ6-09-4065-75.

Покрытие платы выполняется защитным составом ФТОРЕЛ, предотвращающим выход устройства из строя или кратковременную потерю работоспособности при воздействии дестабилизирующих факторов.

В качестве покрытия будет применен УР-231. Он обеспечивает хорошую защиту платы и ЭРЭ от воздействия климатических факторов, а также повышает и ее механическую жесткость. При этом он дешевле лака ЭП-730.

Маркировочная краска разрабатываемого функционального узла должна отвечать следующим требованиям:

возможность автоматического нанесения в условиях крупносерийного производства;

механическая прочность;

хорошая адгезия к маркируемой поверхности;

диапазон рабочих температур от - 60 до +450 С;

рекомендация к маркировке стеклотекстолита.

Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет краска МЛ-283. Предлагается использовать краску белого цвета. Свойства краски МЛ-283: диапазон температур от - 60 до +1500 С; обладает механической прочностью, маслостойкостью, хорошей адгезией к маркируемым материалам, водостойкостью, спиртобензиностойкостью.

Устройство не требует экранирования от внешних электромагнитных излучений, соответственно может быть применен корпус из материала, непроводящего электрический ток. Исходя из этого и учитывая, что стоимость устройства должна быть небольшой выбираем материал корпуса и серии пластмасс. Отсюда получаем, что корпус устройства лучше всего изготовить из пластмассы фенопласт марки К-15-202 ТУ 2475-51 горячим прессованием.

3.3 Разработка компоновки устройства

Компоновка блока - это процесс размещения ЭРЭ и деталей несущих конструкций в пространстве, ограниченном размерами и конфигурацией кожуха, с учетом функциональных, геометрических, механических и других видов связей между элементами с одновременным решением вопросов обеспечения ремонтопригодности, теплового режима и защиты устройства от влияния внешних дестабилизирующих факторов. Блоки конструктивно состоят из следующих составных частей: печатных узлов, корпусов с элементами крепления узла в блоке и блока в месте использования; соединительных разъемов, элементов управления, вынесенных на лицевую панель; элементов монтажа.

В результате компоновки должны быть определены геометрические размеры, форма, ориентировочная масса изделия и взаимное расположение всех элементов в конструкции.

При внутренней компоновке необходимо удовлетворять основным требованиям:

между отдельными элементами, узлами, блоками, приборами должны отсутствовать паразитные электрические взаимосвязи, которые могут существенно изменить характер полезных взаимосвязей и нарушить нормальное функционирование изделия;

тепловые поля возникающие в РЭА вследствие перегрева отдельных элементов, не должны ухудшать технические характеристики аппаратуры;

необходимо обеспечить легкий доступ к деталям, узлам, блокам в конструкции для ремонта, контроля и обслуживания;

расположение элементов конструкции должно так же обеспечивать технологичность монтажа и сборки с учетом использования автоматизации этих процессов;

габариты и масса изделия должны быть минимально возможными.

Паразитные обратные связи определяются взаимным расположением отдельных частей конструкции и соединяющих их проводников и могут возникать не только между отдельными элементами, но и между узлами, блоками, приборами, что нарушает устойчивость работы схемы. Для устранения паразитных обратных связей, прежде всего, необходимо рациональное размещение элементов в конструкции. Однако этого иногда недостаточно и приходится применять различные конструкционные меры.

При компоновке элементов разрабатываемого изделия на плате следует руководствоваться следующими принципами:

достижение максимальной эргономики при расположении кнопок и индикаторов. В устройстве будет использована одна кнопка и три индикатора, они будут расположены рядом, что позволит оценить правильность выбранного режима;

разъем рекомендуется установить с края платы, чтобы упростить подключение внешнего источника питания и заряжаемого аккумулятора;

остальные элементы располагаются таким образом, чтобы дорожки имели минимальную длину.

.4 Выбор способа монтажа

В настоящее время применяются следующие виды монтажа печатных плат:

Навесной монтаж - способ монтажа электронных схем, когда расположенные на изолирующем шасси радиоэлементы соединяются друг с другом проводами или непосредственно выводами.

Промышленные и любительские ламповые конструкции навесного монтажа используют металлические шасси (соединённые с общим проводом схемы или непосредственно выполняющие роль общего провода. Ламповые и релейные панели, трансформаторы, дроссели и прочие крупногабаритные детали крепятся непосредственно к шасси, мелкие резисторы и конденсаторы - распаиваются непосредственно к выводам панелей и крупных деталей, либо к контактным лепесткам (контактным колодкам), изолированным от шасси. При заводском изготовлении монтажники руководствуются технологическими картами, чтобы не пропустить элемент или перемычку. Надёжность промышленных изделий, выполненных навесным монтажом, в целом ниже, чем у аналогов на печатных платах. Ремонтопригодность - выше, в том числе за счёт меньшей плотности компонентов и простоты доступа к ним.

В массовой электронике навесной монтаж применялся до 50-60-х годов, впоследствии уступив место печатным платам; за навесным монтажом осталась ниша - коммутация трансформаторов и аналогичных крупногабаритных изделий.

Навесной монтаж остаётся наиболее уместным способом монтажа ламповой техники - как из-за конструктива ламповых панелей и крупногабаритных трансформаторов, так и из-за лучшего температурного режима отдельных компонентов, эффективной механической развязки ламп, возможности оптимального подбора сечения соединительных проводников и сокращения общего числа паяных соединений в цепи сигнала. Для лучшей механической развязки ламп соединительные провода (а также вывод резисторов и конденсаторов, распаиваемые непосредственно к ламповым панелям) формуются с S-образными изгибами, избегая прямых, жёстких перемычек.

Монтаж в отверстия:

Технология монтажа в отверстия (Through Hole Technology, THT), также называемая иногда штырьковым монтажом , является родоначальником подавляющего большинства современных технологических процессов сборки электронных модулей. Также существует ряд распространенных, но не совсем корректных названий данной технологии, например, DIP-монтаж (название происходит от типа корпуса - Dual In-Line Package - корпус с двухрядным расположением выводов, широко применяемого, но не единственного в данной технологии) и выводной монтаж (название не совсем корректно, поскольку монтаж компонентов с выводами применяется и во многих других технологиях, в т. ч. в поверхностном монтаже).

Фактически данная технология появилась вместе с началом использования монтажных плат, как метода выполнения электрических соединений. До этого монтаж компонентов осуществлялся пространственно путем крепления выводов компонентов к металлическим контактам на конструктивных элементах устройства, либо соединением выводов компонентов между собой. Применение монтажных плат перенесло конструирование узлов из пространства на плоскость, что значительно упростило как процесс разработки конструкций, так и изготовление устройств. Появление печатного монтажа в дальнейшем привело к революции в технологичности и автоматизации проектирования электронных устройств.

Технология монтажа в отверстия, как следует из названия, представляет собой метод монтажа компонентов на печатную плату, при котором выводы компонентов устанавливаются в сквозные отверстия платы и припаиваются к контактным площадкам и/или металлизированной внутренней поверхности отверстия.

Широкое распространение технология монтажа в отверстия получила в 50-х - 60-х годах XX века. С тех пор значительно уменьшились размеры компонентов, увеличилась плотность монтажа и трассировки плат, было разработано не одно поколение оборудования для автоматизации сборки узлов, но основы конструирования и изготовления узлов с применением данной технологии остались неизменны.

В настоящее время технология монтажа в отверстия уступает свои позиции более прогрессивной технологии поверхностного монтажа, в особенности, в массовом и крупносерийном производстве, бытовой электронике, вычислительной технике, телекоммуникациях, портативных устройствах и других областях, где требуется высокая технологичность, миниатюризация изделий и хорошие слабосигнальные характеристики.

Тем не менее, есть области электроники, где технология монтажа в отверстия по сей день является доминирующей. Это, прежде всего, силовые устройства, блоки питания, высоковольтные схемы мониторов и других устройств, а также области, в которых из-за повышенных требований к надежности большую роль играют традиции, доверие проверенному, например, авионика, автоматика АЭС и т.п.

Также данная технология активно применяется в условиях единичного и мелкосерийного многономенклатурного производства, где из-за частой смены выпускаемых моделей автоматизация процессов неактуальна. Эта продукция, в основном, выпускается небольшими отечественными предприятиями как для бытового, так и для специального применения.

Поверхностный монтаж - технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mounted device - прибор, монтируемый на поверхность). Она является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатных плат проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемов изготовления печатных узлов.

При изготовлении разрабатываемого устройства необходимо применять метод монтажа в отверстия и поверхностного монтажа. Это обусловлено использованием в устройстве радиоэлементов со штыревыми и планарными выводами. В устройстве применены резисторы и неэлектролитические конденсаторы. Кроме того изделие планируется выпускать мелкими сериями, поэтому данный способ монтажа наиболее приемлем.

4. Конструкторские расчеты

.1 Компоновочный расчет печатной платы

Сводим основные параметры, необходимые для расчета габаритов печатной платы в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета параметров печатной платы

Предварительный расчет площади печатной платы: