Материал: Контроллер заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели

Рисунок 5.10 - Назначение выводов микросхемы ADС08161

- общий;- аналоговый вход;+ - питание;out - выход опорного напряжения;- опорное напряжение;В - выход данных;

СS - выбор кристалла;/RDY - запись / чтение;- режим;- чтение;вход прерывания.- R9, R14- R16, R18, R20 - резисторы С2-ЗЗН.

С2-ЗЗН - резисторы общего применения, для ручной и автоматизированной сборки аппаратуры, предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов. Имеют высокую точность и высокую температурную стабильность сопротивления.

Внешний вид и габаритные размеры С2-ЗЗН приведены на рисунке 5.11. B таблице 5.6 приведены габаритные размеры.

Рисунок 5.11 - Внешний вид и габаритные размеры С2-ЗЗН

Таблица 5.6 - Габаритные размеры резисторов С2-ЗЗН

BQ 1 - Кварцевый резонатор РГ-08. Корпус металлический типа БА. Внешний вид и габаритные размеры РГ-08 приведены на рисунке 5.12. Диапазон рабочих температур -60°С ... + 100°С. Частота 80 МГц.

Рисунок 5.12 - Внешний вид и габаритные размеры кварцевого резонатора РГ-08

Конденсаторы К50-35. На рисунке 5.13 приведены внешний вид и габаритные размеры К50-35. В таблице 4.8 приведены габариты К50-35.

Рисунок 5.13 - Внешний вид и габаритные размеры К50-35

Таблица 5.8 - Размеры К50-35:

5.3 Разработка конструкции печатной платы

Разработка конструкции печатной платы имеет следующие основные стадии:

выбор и обоснование типа печатной платы;

выбор и обоснование класса точности печатной платы;

выбор материала, габаритных размеров и конфигурации печатной платы;

предварительное размещение элементов;

трассировка проводников и размещение элементов ведущего рисунка;

разработка конструкторской документации печатной платы.

В данном устройстве используется двусторонняя печатная плата.

Согласно ГОСТ 23751-86 печатные платы по точности выполнения элементов ведущего рисунка делятся на пять классов точности. В данном дипломном проекте выбран третий класс точности, поскольку платы третьего класса точности имеют оптимальное соотношение надежность / стоимость.

Ниже на рисунке 5.14 изображены внешний вид и габаритные размеры двусторонней печатной платы.

Рисунок 5.14 - Внешний вид и габаритные размеры двусторонней печатной платы

Нпс суммарная толщина печатной платы; Нn-толщина химико гальванического покрытия; Нn-толщина ведущего рисунке; L- расстояние между центрами (осями) элементов конструкции печатной платы. hn- толщина печатной платы; Нм- толщина основы печатной платы; hф- толщина фольги; b- гарантийный поясок; D - диаметр контактной площадки; d- диаметр отворились; расстояние между краями соседней элементов ведущего рисунке; d-ширина печатных проводников; Q-расстояние от края печатной платы, выреза, паза к элементам ведущего рисунке.

Для третьего класса точности используют следующие конструктивные параметры:

минимальное значение номинальной ширины проводника t = 0,25 мм;

минимальное значение расстояния между проводниками S = 0,25 мм;

гарантированный поясок b = 0,10 мм.

Предельное отклонение диаметра отверстия Dd:

без металлизации при Dd = ± 0,10 мм;

с металлизацией при Dd = 0; -0,10 Мм;

предельное отклонение ширины печатного проводника (контактной площадки) st= ± 0,10 мм;

допуск на расположение осей отверстий Td= 0,08 мм;

допуск на расположение центров контактной площадки Тd = 0,15 мм.

В качестве материала для изготовления печатной платы используется стеклотекстолит, облицованный медной оксидированной фольгой (СФ-1-35).

Толщина фольги- 35 мкм. Толщина платы - 2 мм. Рабочий диапазон температур: от -60°С до + 85°С Габаритные размеры печатной платы - 187 мм на 153 мм.

Диаметр отверстия под вывод выбирают из условия получения зазора между выводом и станки отверстия, обеспечивающего капиллярное проникновение припоя в процессе пайки.

Минимальный диаметр контактной площадки D вокруг монтажного отверстия с известным диаметром d определяется по формуле 5.1:

, (5.1)

где ∆dB.O - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия -0,1 мм;Н - гарантированный поясок на внешнем слое -0,1 мм;

∆tB.O и ∆tH.O - верхнее и нижнее предельные отклонения ширины проводника - ± 0,10 мм;

∆dтp- значение затравливания диэлектрика (для односторонних плат = 0);- допуск на расположение осей отверстий для соответствующего класса точности и размеров платы - 0,08 мм;

ТD - допуск на расположение контактной площадки для соответствующего класса точности и размеров платы - 0,15 мм.

Правила выполнения чертежей печатной платы как детали установлены ГОСТ 2.417-91. Размеры на чертеже печатной платы указаны с помощью координатной сетки в прямоугольной системе координат. Шаг сетки 1,25 мм. Координатная сетка нанесена на часть поверхности печатной платы. За начало отсчета принят левый нижний угол печатной платы. Диаметр отверстия, его условный знак, диаметр контактной площадки, наличие металлизации, количество отверстий объединены в таблицу 5.9.

Таблица 5.9 - Параметры монтажных отверстий и контактных площадок.

Чертеж платы печатной приведен в Приложении Б.

.4 Разработка конструкции печатного узла

Основными составляющими печатного узла является печатная плата, навесные и установочные элементы. На сборочном чертеже узла электро- радиоэлементы допускается изображать упрощенно внешними очертаниями.

При нанесении позиционных обозначений на чертеже для составных частей, которые являются элементом принципиальной электрической схемы, наносится позиционное обозначение, присвоенной этому элементу в схеме.

Элементам, не указанных на принципиальной электрической схеме, но участвуют в электрических соединениях для указания адресов присоединения проводников присваивают очередные позиционные обозначения после элементов того же функционального назначения, на схеме.

Варианты установки навесных изделий:

·        II А-R1-R15, R18, R20;

·        YВ-DА.1, DD9, DD10;

·        YI Б - DD4;

·        YII А - С1-С27, R16, R17, R19, R21- R23, L1;

·        YII A - DD 2, DDЗ, DD5, DD6, DD7, DD8.

Установка навесных элементов на печатной плате в соответствии с ГОСТ 2779-94 осуществляется в отверстия печатной платы. Стандарт при установке резисторов, конденсаторов, полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и других элементов на печатных платах предусматривает следующие параметры формованых выводов:

минимальный размер от корпуса элемента до центра окружности изгиба при формировании выводов - 1 мм;

минимальный радиус изгиба выводов - 1 мм;

постоянная унифицированная длина отформованной части вывода -4,2 мм;

минимальная длина контактирующего участка вывода с контактной площадкой - 1 мм;

глубина формирования 2,5 мм.

При размещении элементов на печатной плате следует соблюдать следующие правила:

каждый вывод элемента следует устанавливать в отдельное монтажное отверстие;

элементы, устанавливаемые в монтажные отверстия, желательно располагать с одной стороны печатной платы.

Сборочный чертеж устройства представлен в Приложении В.

.5 Выбор условий охлаждения и расчет теплового режима

В процессе работы электронного устройства температура нагрева его элементов не должна превышать допустимых техническими условиями значений. При конструировании необходимые температурные условия достигаются применением соответствующих условий охлаждения и рациональной компоновкой при конструировании.

Предварительный выбор системы охлаждения производится с помощью графиков, характеризующих область целесообразного применения различных способов охлаждения.

Оценка проводится на основании предварительных данных по величине теплового потока, приходящего на единицу площади теплообмена по формуле (5.2).

, (5.2)

где Р - суммарная рассеиваемая мощность электронного устройства;

Кр - коэффициент, учитывающий давление воздуха (Кр = 1);поверхность теплообмена, обусловленная геометрическими размерами корпуса электронного устройства.

Суммарную рассеиваемую мощность электронного устройства будут складываться из тепловыделения всех элементов. Она расчитывается по формуле 5.3

, Вт (5,3)

где Рi - мощность каждого элемента в отдельности с учетом коэффициента нагрузки;

n - количество тепловыделяющих элементов.

Корпус проектируемого устройства прямоугольной формы примем, с учетом габаритов электронного функционального узла, будет иметь следующие размеры: 190 х 155 х 20 мм (0,19 х 0,155 х 0,02 м).

Коэффициент заполнения объема К3 = 0,6.

Поверхность теплообмена рассчитывается по формуле 5.4:

 (5.4)

где l1,l2,l3- геометрические размеры корпуса устройства.

п = 2 * (0.190 * 0,155 + (0,190 + 0,155) * 0,02) = 0,073м2

Таким образом, величина теплового потока на единицу площади по формуле (5.2) равна

,

.

Вторым параметром оценки является величина минимально допустимого перегрева элементов устройства. Эта величина определяется по формуле 5.5

Тпер = Ттіп - Тс°С, (5.5)

где Тmin - допустимая температура корпуса наименее термостойкого элемента, Тс - температура окружающей среды, Тс = 45°С.

Т = 85 - 45 = 40°С.

Целесообразно применять естественное воздухоохлаждение, герметичный корпус, расположение печатной платы - горизонтальное.

5.6 Расчет теплового режима блока в герметичном корпусе

В теплофизическом отношении электронное устройство это сборочная система с большим количеством источников тепла сложной формы.

Наибольшее распространение получила модель электронного устройства в герметичном или перфорированном корпусе, нагретой зоной в виде тела с изотермической поверхностью простой формы (параллелепипед). В зависимости от конструкции электронного устройства в нем могут быть выделены не одна, а несколько нагретых зон (например, каждая из печатных плат в блоке кассетной конструкции может рассматриваться как отдельная нагретая зона).

Определяющими параметрами для расчета являются удельные мощности рассеивания блока устройства в целом Рк и нагретой зоны Р3. Они, соответственно равны

 (5,6)

 (5,7)

где Р0 - рассеиваемая устройством мощность;- площадь поверхности корпуса устройства;- условная поверхность нагретой зоны.

В свою очередь площадь поверхности корпуса устройства и условная поверхность нагретой зоны определяются по формуле (5.8) и формуле (5.9) соответственно

 (5.8)

 (5.9)

где l1,l2,l3 соответственно длина, ширина основания устройства и его высота. Нагретая зона проектируемого устройства прямоугольной формы с размерами 195 х 160 х30мм (0,195 х 0,160 х 0,03 м).

В общем случае перегрев корпуса герметичного электронного устройства, работающего в нормальных климатических условиях в окружающей среде, определяется зависимостью (5.10)

 (5.10)

где Рк удельная мощность, Вт / м².

Перегрев нагретой зоны определяется аналогичной зависимостью (5.11)

 (5.11)

Площадь поверхности корпуса устройства определяется по формуле (5.8)

Удельная мощность рассеяния блока устройства определяется по формуле

,

Перегрев корпуса электронного устройства, работающего в нормальных климатических условиях, по отношению к окружающей среде определяется зависимостью (5.10)

.

Перегрев нагретой зоны определяется аналогичной зависимостью (5.11)

.

Перегрев воздуха в устройстве определяется по формуле (5.12):

 (5.12)

.

Средняя температура воздуха в устройства равна по формуле (5.13)

 (5.13)

.

Температура корпуса устройства равна по формуле (5.14)

 (5.14)

.

Температура нагретой зоны равна по формуле (5.15)

 (5.15)

,

где Тс - температура окружающей среды.

Температурный режим отдельных теплонагруженных элементов зависит от удельной рассеиваемой мощности нагретой зоны