Разработка конструкции и технологии изготовления устройства Контроллер напряжения аккумул

--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--