Реферат: Разработка конструкции и технологии изготовления устройства Контроллер напряжения аккумул

--PAGE_BREAK--

Находим толщину диэлектрического слоя, обеспечивающую электрическую прочность конденсатора:

<img width=«281» height=«41» src=«ref-2_1187959147-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">

Определим удельную ёмкость диэлектрика, при которой выполняется требование к электрической прочности конденсатора:

<img width=«321» height=«41» src=«ref-2_1187959714-704.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">

Находим составляющие относительной эксплуатационной погрешности ёмкости:

Относительная  погрешность ёмкости –  <img width=«67» height=«24» src=«ref-2_1187960418-164.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">;

Относительная  погрешность удельной ёмкости диэлектрика – <img width=«65» height=«24» src=«ref-2_1187960582-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">;

Относительная температурная погрешность ёмкости – <img width=«91» height=«24» src=«ref-2_1187960744-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">

<img width=«247» height=«25» src=«ref-2_1187960948-412.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">;

Относительная погрешность старения ёмкости – <img width=«65» height=«24» src=«ref-2_1187961360-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">;

Тогда допустимая погрешность площади верхней обкладки, равна:

<img width=«359» height=«24» src=«ref-2_1187961520-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">

 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:

<img width=«488» height=«52» src=«ref-2_1187962003-1246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">;

Примем расчётное значение удельной ёмкости материала диэлектрика, исходя из <img width=«140» height=«27» src=«ref-2_1187963249-427.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">, тогда <img width=«148» height=«41» src=«ref-2_1187963676-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">;
Найдём фактическое значение толщины диэлектрического слоя:

<img width=«261» height=«47» src=«ref-2_1187964044-637.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">;

Найдем площадь верхней обкладки конденсатора: <img width=«227» height=«47» src=«ref-2_1187964681-563.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">;

Определим размеры верхней обкладки тонкопленочного конденсатора:

Длина – <img width=«236» height=«24» src=«ref-2_1187965244-411.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">;

Ширина – <img width=«204» height=«47» src=«ref-2_1187965655-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">;

Далее положим, что припуски на совмещение слоёв <img width=«171» height=«19» src=«ref-2_1187966164-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">;

Находим размеры нижней обкладки: <img width=«377» height=«21» src=«ref-2_1187966441-551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">;

<img width=«384» height=«21» src=«ref-2_1187966992-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">;

Находим размеры диэлектрического слоя:

<img width=«385» height=«21» src=«ref-2_1187967562-566.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">; 

<img width=«388» height=«21» src=«ref-2_1187968128-572.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">;

Проверка расчёта:

Находим фактические значения относительной погрешности площади верхней обкладки: <img width=«299» height=«41» src=«ref-2_1187968700-661.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">;

Находим фактическое значение напряженности электрического поля в конденсаторе: <img width=«233» height=«43» src=«ref-2_1187969361-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">.

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, <img width=«21» height=«20» src=«ref-2_1187969840-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">

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


<img width=«173» height=«137» src=«ref-2_1187969937-5340.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
    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

-



<img width=«164» height=«161» src=«ref-2_1187975277-3677.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">



Выбор полупроводникового диода
VD
1 КД522А  (его бескорпусный аналог 2Д125Б-5):

<img width=«327» height=«220» src=«ref-2_1187978954-11089.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">
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 ´<metricconverter productid=«1 мм» w:st=«on»>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 ´<metricconverter productid=«0,3 мм» w:st=«on»>0,3 мм, при пайке 0,3 ´<metricconverter productid=«0,4 мм» w:st=«on»>0,4 мм.
Расчёт площади, занимаемой тонкоплёночными резисторами:

<img width=«637» height=«25» src=«ref-2_1187990043-920.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">

Расчёт площади, занимаемой тонкоплёночными конденсаторами:

<img width=«284» height=«25» src=«ref-2_1187990963-465.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">;

Расчёт площади, занимаемой навесными компонентами МСБ (по справочным данным):

Площадь навесных резисторов R2, R7: <img width=«268» height=«25» src=«ref-2_1187991428-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">;

Площадь навесного полупроводникового диода  <img width=«177» height=«25» src=«ref-2_1187991858-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">;

Площадь навесного конденсатора С1: <img width=«194» height=«25» src=«ref-2_1187992168-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">;

    Тогда  <img width=«419» height=«25» src=«ref-2_1187992503-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">;

Расчёт площади контактных площадок:

<img width=«328» height=«27» src=«ref-2_1187993129-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">.
Таким образом, площадь подложки равна:

<img width=«531» height=«25» src=«ref-2_1187993665-799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">,

где qs– коэффициент дезинтеграции.

Тогда типоразмер подложки, исходя из <img width=«49» height=«23» src=«ref-2_1187994464-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> 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:

<img width=«138» height=«174» src=«ref-2_1187994613-5968.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

Хотя в полной мере она не обеспечивает необходимые условия для эффективного отвода тепла в случае естественного воздушного охлаждения блока.

На рисунке:

<img width=«17» height=«20» src=«ref-2_1188000581-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">  — пакет ФЯ;

<img width=«19» height=«20» src=«ref-2_1188000678-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">  — электрические соединители и межъячеечный монтаж;

<img width=«19» height=«20» src=«ref-2_1188000778-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">  — элементы лицевой панели и монтаж установочных элементов;

<img width=«19» height=«20» src=«ref-2_1188000877-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"> — 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) <img width=«43» height=«23» src=«ref-2_1188000977-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">; допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента <img width=«40» height=«20» src=«ref-2_1188001119-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">, <img width=«21» height=«19» src=«ref-2_1188001246-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">; максимальная температура окружающей среды <img width=«36» height=«20» src=«ref-2_1188001344-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">, <img width=«21» height=«19» src=«ref-2_1188001246-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">; минимальное давление окружающей среды <img width=«41» height=«20» src=«ref-2_1188001562-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">, мм рт.ст.

      Определение значения теплового потока Р через потребляемую от источников питания мощность <img width=«19» height=«20» src=«ref-2_1188001688-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">

<img width=«493» height=«24» src=«ref-2_1188001788-721.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">;

и коэффициент полезного действия изделия <img width=«62» height=«24» src=«ref-2_1188002509-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">;

<img width=«264» height=«23» src=«ref-2_1188002774-413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">;

Площадь поверхности теплообмена <img width=«21» height=«20» src=«ref-2_1188003187-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> найдем, используя коэффициенты дезинтеграции объема <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1188003290-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">:

Учтём, что <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1188003290-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">=2,

а <img width=«24» height=«20» src=«ref-2_1188003486-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">  — суммарный установочный объем элементов 

<img width=«277» height=«25» src=«ref-2_1188003591-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">

Тогда <img width=«328» height=«33» src=«ref-2_1188004060-730.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">

Найдём поверхностную плотность теплового потока:

<img width=«241» height=«47» src=«ref-2_1188004790-572.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">

Учитывая, что поправочный коэффициент на давление окружающей среды

<img width=«212» height=«67» src=«ref-2_1188005362-620.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">,  

где <img width=«43» height=«24» src=«ref-2_1188005982-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">  — минимальное давление окружающей среды

            H– нормальное давление.

Допустимый перегрев конструкции определим как:

<img width=«247» height=«25» src=«ref-2_1188006116-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">

Значения <img width=«21» height=«20» src=«ref-2_1188006508-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> и <img width=«36» height=«21» src=«ref-2_1188006612-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171"> являются координатами точки, положение которой на представленной диаграмме определяет систему охлаждения конструкции.
<img width=«172» height=«221» src=«ref-2_1188006737-13004.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
   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:

<img width=«476» height=«45» src=«ref-2_1188019741-969.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">

Таким образом выбранный типоразмер печатной платы 40 x60 (табличные данные), исходя из условия <img width=«71» height=«23» src=«ref-2_1188020710-176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">, где  <img width=«20» height=«20» src=«ref-2_1188020886-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174"> , <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1188020984-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> — 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:

<img width=«518» height=«261» src=«ref-2_1188021086-19435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

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):

<img width=«250» height=«173» src=«ref-2_1188040521-4016.coolpic» alt=«Функциональная схема КР142ЕН19А» v:shapes="_x0000_i1030">

Рис.1. Функциональная схема КР142ЕН19А

<img width=«250» height=«127» src=«ref-2_1188044537-2707.coolpic» alt=«Условное обозначение и цоколевка выводов КР142ЕН19А» v:shapes="_x0000_i1031">

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--