--PAGE_BREAK--
Находим толщину диэлектрического слоя, обеспечивающую электрическую прочность конденсатора:
Определим удельную ёмкость диэлектрика, при которой выполняется требование к электрической прочности конденсатора:
Находим составляющие относительной эксплуатационной погрешности ёмкости:
Относительная погрешность ёмкости – ;
Относительная погрешность удельной ёмкости диэлектрика – ;
Относительная температурная погрешность ёмкости –
;
Относительная погрешность старения ёмкости – ;
Тогда допустимая погрешность площади верхней обкладки, равна:
Так как нет особых требований к форме конденсатора, полагаем KC= 1;
Абсолютные погрешности выполнения размера, характерные метода фотолитографии DB = DL = 0.01;
Определим удельную емкость материала диэлектрика, обусловленную требованием точности номинала емкости конденсатора:
;
Примем расчётное значение удельной ёмкости материала диэлектрика, исходя из , тогда ;
Найдём фактическое значение толщины диэлектрического слоя:
;
Найдем площадь верхней обкладки конденсатора: ;
Определим размеры верхней обкладки тонкопленочного конденсатора:
Длина – ;
Ширина – ;
Далее положим, что припуски на совмещение слоёв ;
Находим размеры нижней обкладки: ;
;
Находим размеры диэлектрического слоя:
;
;
Проверка расчёта:
Находим фактические значения относительной погрешности площади верхней обкладки: ;
Находим фактическое значение напряженности электрического поля в конденсаторе: .
Каждое из условий выполняется.
Обкладки конденсатора будут выполняются из алюминия А99 (ГОСТ 11069-64) при толщине 0,5 мкм. Для повышения адгезии пленки к поверхности подложки нижняя обкладка конденсатора напыляется с подслоем из титана или ванадия.
5.3. Выбор навесных компонентов МСБ (подложки) и печатной платы.
Выбор подстроечных бескорпусных резисторов
R
2,
R
7. (Табл. 4).
Табл. 4
Тип
резистора
Классификация.
Вариант
исполнения.
Назначение
Диапазон
номинальных сопротивлений,
Ом
Номи-наль-ная мощ-ность, Вт
Предель-ное
напря-жение, В
Допускае-мые отклонения сопротивления, %
Диапазон температур,
Груп-па ТКС,
10-6, 1/оС
Габаритный чертеж корпуса
СП3-28
Керметные композиционные бескорпусные одинарные однооборотные, с круговым перемещением подвижной системы, для печатного монтажа. Предназначены для работы в цепях переменного, постоянного и импульсного токов.
ТКС =(250...500)*10-6,1/oC
10...1*106
1
1000
10;20
-60…+70
А
продолжение
--PAGE_BREAK--
Выбор бескорпусного конденсатора С1, как компонента МСБ (подложки)
(оформим результат в виде табл. 5).
Табл. 5
Тип
конден-сатора
Классификация.
Вариант исполнения.
Назначение
Диапазон номинальных емкостей
Номиналь-ное напряже-ние, В
Допус-каемые откло-нения емкости, %
Диапа-зон температур,
оС
Группа ТКЕ,
10-6, 1/оС
Габаритный чертеж корпуса
К53-22
Оксидно — полупроводниковые танталовые незащищенные Предназначены для работы в составе герметизированных узлов аппаратуры в цепях постоянного и пульсирующего токов.
1.5...100 мкФ
3.2
20;30
-60+155
-
Выбор полупроводникового диода
VD
1 КД522А (его бескорпусный аналог 2Д125Б-5):
5.4. Выбор типоразмера подложки.
Для выбора типоразмера подложки необходимо найти ее площадь
Sп = qs(SR+ SC+ SН+SK), где qs= 1,5...2,5 — коэффициент дезинтеграции площади, SR, SC, SН, SK— соответственно площади, занимаемые тонкопленочными резисторами, тонкопленочными конденсаторами, навесными компонентами и контактными площадками. Площади SRи SCнаходят в результате расчета тонкопленочных элементов, SН— по справочным данным на выбранные компоненты. При расчете площади контактных площадок необходимо учитывать, что внешние контактные площадки выполняются размером 1 ´1 мм и более. Размеры внутренних контактных площадок определяются видом монтажного соединения (пайка, сварка), типом применяемого монтажного инструмента, конструкцией выводов навесного компонента (металлизированная поверхность, гибкие проволочные и ленточные выводы и т. д.). При сварке гибких выводов средние размеры контактных площадок 0,2 ´0,3 мм, при пайке 0,3 ´0,4 мм.
Расчёт площади, занимаемой тонкоплёночными резисторами:
Расчёт площади, занимаемой тонкоплёночными конденсаторами:
;
Расчёт площади, занимаемой навесными компонентами МСБ (по справочным данным):
Площадь навесных резисторов R2, R7: ;
Площадь навесного полупроводникового диода ;
Площадь навесного конденсатора С1: ;
Тогда ;
Расчёт площади контактных площадок:
.
Таким образом, площадь подложки равна:
,
где qs– коэффициент дезинтеграции.
Тогда типоразмер подложки, исходя из выберем:
N типоразмера
6
Ширина, мм
20
Длина, мм
24
6. Разработка конструкции РЭС.
Разработка конструкции РЭС будет произведена по заданным параметрам РЭС, т.е. по определённым параметрам входящих в РЭС конструктивно-технологической единицы (функциональной ячейки).
6.1. Выбор типа конструкции компоновочной схемы блока.
Будем использовать разъёмный тип конструкции.
Конструкция обеспечивает высокую ремонтопригодность: неисправная функциональная ячейка легко вынимается из блока и заменяется на исправную. Конструкция находит применение в автомобильной электроаппаратуре.
В качестве варианта компоновочной схемы блока выберем следущую:
Хотя в полной мере она не обеспечивает необходимые условия для эффективного отвода тепла в случае естественного воздушного охлаждения блока.
На рисунке:
— пакет ФЯ;
— электрические соединители и межъячеечный монтаж;
— элементы лицевой панели и монтаж установочных элементов;
— элементы задней панели, внешние электрические соединители и монтаж;
Полный объём блока Vбл=V1+V2+V3+V4.
6.2. Выбор системы охлаждения.
При выборе системы охлаждения используются следующие исходные данные: тепловой поток, рассеиваемый поверхностью теплообмена (корпуса) конструкции Р, Вт; площадь поверхности теплообмена (корпуса) ; допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента , ; максимальная температура окружающей среды , ; минимальное давление окружающей среды , мм рт.ст.
Определение значения теплового потока Р через потребляемую от источников питания мощность
;
и коэффициент полезного действия изделия ;
;
Площадь поверхности теплообмена найдем, используя коэффициенты дезинтеграции объема :
Учтём, что =2,
а — суммарный установочный объем элементов
Тогда
Найдём поверхностную плотность теплового потока:
Учитывая, что поправочный коэффициент на давление окружающей среды
,
где — минимальное давление окружающей среды
H– нормальное давление.
Допустимый перегрев конструкции определим как:
Значения и являются координатами точки, положение которой на представленной диаграмме определяет систему охлаждения конструкции.
На основе положения координаты точки на диаграмме делаем вывод, что способ охлаждения корпуса блока – естественно воздушный.
6.3. Разработка конструкции функциональной ячейки РЭС.
Конструкция функциональной ячейки должна соответствовать выбранному типу конструкции блока. Для нашего устройства используем конструкцию ФЯ блока разъемного типа.
В виду отсутствия значительного уровня механических воздействий на аппаратуру функциональную ячейку реализуем в безрамочном исполнении.
Особенности элементной базы (МСБ, ряд навесных компонентов, разъём) позволяют применить в конструкции ФЯ одностороннее расположение элементов.
Несущим элементом конструкции ФЯ на бескорпусных МСБ является печатная плата.
6.3.1. Расчёт площади печатной платы.
Определим площадь печатной платы, необходимую для одностороннего размещения радиоэлементов:
Таким образом выбранный типоразмер печатной платы 40 x60 (табличные данные), исходя из условия , где , — линейные размеры платы.
6.4. Выбор навесных компонентов печатной платы.
Помимо МСБ, на печатную плату устанавливаются 2 регулируемых стабилитрона, 2 светодиода, разъём (вилка).
1) Выбор светодиодов HL1, HL2 (АЛ307АМ):
Габаритный чертёж корпуса светодиодов HL
1 и
HL
2 изображён на рисунке:
Цвет свечения красный.
2) Выбор регулируемых стабилитронов DA1, DA2 (КР142ЕН19А):
В качестве габаритного чертежа корпуса регулируемого стабилитрона КР142ЕН19А, в виду недостатка информации, выберем корпус кубической формы с размерами 15 x15 x15мм, имеющий следующую функциональную схему (рис.1) и цоколёвку выводов (рис. 2):
Рис.1. Функциональная схема КР142ЕН19А
Рис.2. а) Условное обозначение, б) Цоколевка выводов
3) Выбор разъёма на плату:
Для обеспечения подачи питания с цепь выберем однорядные разъёмы серии
PLS
-
R
, с изогнутыми выводами под углом 90 градусов.
продолжение
--PAGE_BREAK--