Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 43
Текст из файла (страница 43)
5.2.1. Модули нулевого уровня Изделия электронноя техники и электротехники, в том числе микросборки, являются модулями нулевого уровня, которые имеют стандартизованную классификацию в зависимости от их габаритных размеров. В соответствии с этой классификациея компоненты делятся на малогабаритные, миниатюрные и микроминиатюрные. Компоненты в микроминиатюрном исполнении имеют следующие размеры в миллиметрах (Л х И): трансформаторы импульсные бескорпусные....3,5х10 трансформаторы импульсные корпусные.......бх12,5 дроссели фильтров .......................... 7,5х18 252 253 Число выводов размеры кольцевого сердечника, мм Число обмоток хо дь ь Я и 3 да о т Х й~ нз дс сзкь з с площадью сечения, ммз провода диамет ром, мм из феррита од яф 0,1...0,4 0,4...1 0,8 0,13 пермаллоя ТМ1 ТМ2 ТМЗ ТМ4 ТМ5 8 10 10 6 6 7х4х2 10хбх4,5 9 11 14 18 22 10хбх4,5 13х7х5 17х10х6,5 20х12х6,5 16х10х4,5 20Х10хб 254 256 Рис.
5.0. Трансформаторы малогабаритные с планарными выводами ТМ5 (а) и ТМ2 (6): 1 — катушка; з — пластмассовьм носитель с выводами резисторы переменные проволочные........... 5 х 6 резисторы переменные непрозолочиые....,....7,5х7,5 конденсаторы постоянной емкости....,........ 5 х10 диоды. ....4х5 транзисторы ..........;...5х5 Для осуществления автоматизированного монтажа рекомендуются следующие компоненты: микросхемы в керамических корпусах типа Н и пластмассовых корпусах типа М; полупроводниковые приборы в корпусах типов КТ-26, КТ-27, КТ-28 и в корпусах типов 5ОТ-23 и 5ОТ- 89, рассчитанные для поверхностного монтажа.
В качестве полупроводниковой компонентной базы используются микросхемы 286ЕП, диоды 2Д212(А-6) и 2Д213(А-6), транзисторы КТ837, 2Т862, 2Т866 и др. Осуществление комплексной миниатюризации ИЭП идет по пути повышения рабочей Частоты преобразования. Это позволяет существенно уменыцить габаритные размеры маточных изделий — трансформаторов и дросселей. Одной из разновидностей конструкции трансформаторов, работающих на частотах до 150 кГц, являются трансформаторы типа ТМ, обеспечивающие выходную мощность до 15... 20 Вт (рис. 5.6). Конструкция и размеры этих трансформаторов (табл.
5.3) соответствуют направлению разраБотки иэделий электронной техники с планарными выводами, обеспечивающему выполнение требований технологии поверхностного монтажа. Необходимость использования пленарных выводов диктует следующие варианты установок трансформаторов: на керамические подложки специализированных микросБорок; на односторонние печатные платы; на поверхности корпусов в металлические платы, обеспечивающие эф. фективный отвод теплоты от функциональных узлов ИЭП. Конструкции трансформаторов базируются на использовании колы цевых и броневых сердечников. Кольцевые сердечники имеют следу ющие преимущества: большое обмоточное пространство и отсутствие немагнитного зазора.
Последнее обстоятельство является положитель. ным для трансформаторов и дросселей с малым накоплением энергии. ТаБлица 5.3 Конструктивные параметры трансформаторов типа ТМ Для трансформаторов с накоплением энергии и дросселей с подмагничиванием броневой сердечник предпочтительнее благодаря возможности создания немагнитного зазора. Кольцевой сердечник может создавать меньший уровень электромагнитного излучения по сравнению с броневым, но из-за несимметричной намотки может потребоваться его зкранирование.
Преимущество тороидального трансформатора по сравнению с броневым растет с увеличением частоты переменного тока. Унифицированный трансформатор для различных источников электропитания должен иметь от четырех до шести обмоток, которые позволят обеспечить реализацию: мостовых и полумостовых схем преобразователей напряжения на транзисторах, для которых требуется гальваническая развязка базовых цепей с помощью обмоток, расположенных на одном магиитопроводе (в случае расположения обмоток на разных магнитопроводвх возникают уравнительные и сквозные токи, нарушается одновременность включения транзисторов, а при разбросе числа витков обмоток возможен выход транзисторов из строя); преобразователей напряжения с последовательным включением транзисторов, что важно в схемах с бестрансформаторным входом при высоком входном напряжении; генераторов по схемам, требующим шести обмоток; многих двухтактных схем преобразователей напряжения, имеющих в своем составе базовые, коллекторные и выходные обмотки трансформаторов и т.п.
Установление невысокой мощности позволяет ограничиться двумя типами выводов сечением 0,2 и 2,8 ммз и обмоточными проводами с диаметрами 0,1...0,5 и до 1 мм соответственно. В случае параллельного включения оБмоток они должны выполняться двумя проводами одновременна.
Корпус модуля нулевого уровня должен обеспечивать выполнение следующих основных требований: размещение компонентов электрической схемы; теплоотвод от компонентов схемы; зкранирование; надежную работу в различных условиях эксплуатации; технологичность. Конструирование модулей нулевого уровня имеет две основные особенности: использование сравнительно больших по объему компонентов 257 256 Рис.
Э.т. Варианты компоновки корпусов микросборок нз платах размерами ПОх75 мм (а) и 1?Ох110 мм (6): 1 — плата; з — микросберка (трансформаторов, дросселей и конденсаторов фильтров) и значительные тепловые потери. Для реализации подобных устройств необходимы корпуса с развитой поверхностью охлаждения. На выбор корпусов модулей нулевого уровня влияют размеры компонентов и БНК модулей первого уровня.
Компоненты имеют высоту до 7,5 мм, что определяет размер корпусов по высоте. Длина и ширина определяются размерами стандартных подложек. В качестве исходных данных для корпуса первого типа целесообразно принять размеры стандартного корпуса К160 с полезной высотой 6,5 и 10 мм. Следующий тип корпуса для подложки 48х60 мм должен иметь размеры, согласованные с размерами модуля первого уровня.
Из широко применяемых стандартных печатных плат наименьший размер имеют платы 170х75 мм и 170 х 110 мм, которые определяют размеры корпуса с учетом заполнения площади печатной платы модулями нулевого уровня. Размеры корпуса микросборки второго типа 52,5х79,5 мм. Корпус третьего типа, занимающий половину площади печатной платы с размерами 170х110 мм, не должен превышать 90х70 мм. Варианты компоновки корпусов второго типа на платах 170х75 мм и 170х110 мм показаны на рис. 5,7.
Для улучшения условий отвода и рассеяния теплоты конструкция корпуса должна предусматривать возможность развития поверхности, установки на корпус дополнительного радиатора и воэможность крепления корпуса на теплоотводящую поверхность. Число и расположение электрических выводов определяются в процессе разраБотки конкретных модулей нулевого уровня. В качестве материалов корпусов рекомендуется алюминиевый сплав АМЦ, который обеспечивает эффективный отвод теплоты от элементов схемы, зкранирование схемы микросборки от внешних электромагнитных полей, вакуумную плотность мест установки контактных выводов, герметизацию корпуса методами сварки или пайки.
Алюминиевый сплав является наиболее приемлемым материалом Благодаря высокой пластичности, спосоБности обрабатываться различными технологическими методами, возможности нанесения гальванопокрытий, обеспечивающих качественное улучшение и пайку. Исследование одиночных и групповых выводов в конструкциях корпусов из алюминиевого сплава выявили недостатки групповых выводов, так как при длине паяного шва 6олее 40 мм наблюдались случаи потери герметич- ности при циклическом воздействии температуры. 5.2.2.
Модули первого и второго уровней Унифицированные Базовые несущие конструкции (УБНК) первого и второго уровней разукрупнения 115] электронных средств являются конструктивной основой источников электропитания и других функциональных устройств, входящих в состав ИЭП. При малой мощности передаваемого сигнала или преобразуемой электроэнергии модули ИЭП могут 6ыть выполнены по аналогии с электронными модулями, т.е.
несущим злементом конструкции в этом случае является печатная плата. Силовые модули ИЭП отличаются от электронных 6ольшей массой. Увеличение массы вызвано применением сравнительно громоздких электромагнитных компонентов (трансформаторов, дросселей и т.п.) конденсаторов Большей емкости или высокого рабочего потенциала, транзисторов с Большим тепловыделением.
Повышение массы модулей ИЭП вызвано также сравнительно высоким уровнем входного напряжения. Прочность и устойчивость модулей ИЭП к механическим и климатическим воздействиям обеспечивается достаточно жесткой конструкцией. Печатная плата в такой конструкции зачастую служит лишь для размещения элементов и компонентов схемы со сравнительно малыми размерами и массой и вместе с другими элементами конструкции модуля крепится к металлической несущей конструкции (например, рамке).
На рис. 5.8 показан модуль первого уровня, содержащий рамку 1, на которой устанавливаются мощные транзисторы 8. К рамке крепятся также печатные платы з и 4 с трансформаторами 5 и маломощными компонентами. Размеры плат могут 6ыть стандартными или отличаться от них. Модуль снабжен электрическим соединителем б. Рис. з.в. Модуль первого уровня разукрупнения с несущей металлической рамкой 5.2.3. Конструктивные требования к модулям ИЭП Размеры модулей первого уровня ИЭП должны обеспечивать их оптимальную компонуемость в составе модулей второго уровня. Электрические соединители для модулей первого уровня ИЭП и модулей первого уровня электронных средств должны быть унифицированы. Для снижения нестабильности контактного сопротивления в силовых цепях стабилизирующих ИЭП рекомендуется параллельное соединение контактов соединителей. При использовании печатной платы в качестве несущего элемента конструкции масса модуля первого уровня ИЭП не должна превышать 0,3 кг (при плате 170х75.мм), 0,75 кг (при плате 170х200 мм), 0,6 кг (при плате 170х150 мм) и 1,6 кг (при плате 170х280 мм).
Масса одно- и двухрядного модуля второго уровня ИЭП при размерах печатных плат 170х75 мм не должна превышать 10 или 20 кг соответственно. Масса однорядного модуля второго уровня ИЭП при размерах печатных плат 170х200 мм не должна превышать 20 кг. Шаг установки модуля первого уровня ИЭП по глубине модуля второго уровня должен быть кратным 2,5 мм. Размер модуля первого уровня ИЭП по глубине модуля второго уровня не должен превышать 30 е/о глубины последнего, а его масса не должна быть выше 4 кг: В задней части модуля второго уровня ИЭП должно быть предусмотрено распределительное устройство (или раздельные соединители) для осуществления раздельного монтажа сети электроснабжения и функциональных цепей' между модулями второго уровня.
Мощность тепловых потерь, рассеиваемых модулем первого уровня ИЭП, не должна превышать 15 Вт (при плате 170х75 мм) и 30 Вт (при плате 170х150 мм и более). При принудительном воздушном охлаждении модули первого и второго уровней МЭП должны быть рассчитаны на скорость натекающего потока воздуха не более 2 м/с. Модули первого и второго уровней ИЭП могут заполнять модуль третьего уровня частично (при необходимости размещения в модуле третьего уровня системы охлаждения) или полностью (при централизованной системе охлаждения).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
