63593 (588986), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

b_max = 0,2425мм

Имеем,

Минимальное расстояние между центрами двух контактных площадок:

Минимальное расстояние между центрами двух проводников:

Расчеты показывают, что расстояние между КП, а также проводником и КП соответствует 4-му классу точности.

7.2 Электрический расчет печатной платы

1. Определим допустимое падение напряжения на печатном проводнике [3]:

,(7.2.1)

где ρ – удельное сопротивление фольги (0,0175 );

І_max – максимальный ток, протекающий в печатном проводнике (100 мА);

b_пр. – ширина печатного проводника (0,25мм);

т_пр – толщина печатного проводника (0,0965мм);

,

2. Определим мощность потерь в ПП:

,(7.2.2)

где f – частота, на которой проводится расчет (1 Гц);

Е_п – напряжение питания схемы (+5 В);

tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь материала (0,002);

С – собственная емкость ПП, мкФ:

, (пФ)(7.2.3)

где ε – диэлектрическая проницаемость материала ПП (ε_ст=5,5);

F – площадь металлизации

4816 (мм²)

h_ПП – толщина ПП (1,5 мм).

3. Определим паразитную емкость между двумя соседними печатными проводниками, расположенными на одной стороне ПП:

, (7.2.4)

где l_пер – длина проводников, параллельных между собой и расположенных на одной стороне ПП (153,1мм)

S – расстояние между краями проводников (1,25мм);

4. Определим паразитную индуктивность шины питание и шины земля:

(мкГн) (7.2.5)

где l – длина шины, мм

Таким образом, разработанная ПП удовлетворяет заданным условиям, так как полученные расчетные значения электрических параметров не превышают допустимых значений для двусторонних печатных плат.

7.3 Расчет вибропрочности

Данный расчет проводится с целью определения степени влияния вибраций и перегрузок, которые воздействуют на элементы печатного узла. При расчете на вибропрочность в качестве расчетной схемы принимается упрощенная модель в виде прямоугольной пластины размерами сторон a*b постоянной толщины h с равномерным распределением массы элементов по всей пластине, тип закрепления – опирание по 4-м сторонам [9]

Данные для расчета:

материал печатной платы – СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78

• габаритные размеры платы – 95 х 95 х 1,5мм.

• масса элементов на плате – 18,4 гр.

• коэффициент перегрузки – 2.

• частота вибрации 50 Гц.

• параметры стеклотекстолита:

а) предел текучести – ;

б) модуль Юнга – ;

в) коэффициент Пуассона – ;

г) коэффициент затухания – ;

д) удельный вес – ;

э) удельная плотность – ;

е) коэффициент запаса прочности – .

1. Массу печатаной платы можно рассчитать по такой формуле:

(7.3.1)

где - плотность стеклотекстолита (=2050 кг/м³), а*b*h – размеры печатной платы (берутся из чертежа печатной платы).

Пользуясь формулой (7.1) рассчитаем массу нашей печатной платы:

(кг).

2. Определим коэффициент влияния (он учитывает массу ЭРЭ на печатной плате) пользуясь следующим выражением:

(7.3.2)

где m_Э – суммарная масса всех ЭРЭ на печатной плате, m_Э=18,4 г.

Рассчитаем К_В по формуле (7.2):

3. Далее следует определить собственную частоту колебаний печатной платы:

(7.3.3)

(7.3.4)

где D – цилиндрическая жесткость, определяется по формуле:

Е – модуль Юнга (Е=3.02*10¹⁰ Па);

- коэффициент Пуассона (=0.22).

Подставим эти значения в формулу (7.4):

(Н*м);

Определим , считая, что плата опирается по четырем сторонам:

;

=*g, где g – ускорение свободного падения (g=9.81).

Теперь подставим все найденные значения в выражение (6.3.3) и найдем собственную частоту колебания печатной платы:

(Гц).

Практика показала, что если f_c>250 Гц, то конструкция абсолютно жесткая. Делаем вывод, что устройство не нуждается в дополнительных опорах, амортизаторах или других элементах, необходимых для уменьшения перегрузок при действии вибрации.

7.4 Расчет теплового режима

Максимальную мощность рассеивает стабилизатор напряжения IRU1117-33CY.

На данной микросхеме падение напряжения составляет 2 В и протекает суммарный ток потребления всей схемы – 415 мА.

Определим выделяемую мощность:

(Вт)

Из документации:

• допустимая температура кристалла микросхемы: ;

• сопротивление кристалл/корпус ;

• сопротивление корпус/среда .

Для расчёта возьмем температуру окружающей среды .

Рассчитаем температуру кристалла [9]:

(7.4.1)

Данная температура является допустимой для работы микросхемы.

Поскольку корпус этой микросхемы – ТО220, который может рассеивать мощность до 1500 мВт, и установка микросхемы является такой, при которой корпус будет рассеивать мощность в штатном режиме работы – делаем вывод, что для такой ИМС радиатор не нужен.

7.5 Расчет показателей надежности

Одна из важнейших задач конструирования – разработка РЭА, ЭВМ и систем, обладающих высокой экономической и технической эффективностью, которая в значительной степени определяется их надежностью [3].

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83). Если ЭВА отвечает всем эксплуатационным требованиям, то она считается надежной. Выделяют два основных вида надежности:

– техническая – это надежность на соответствие ТУ и определяется в заводских условиях для всех изделий;

– эксплуатационная – надежность данного элемента в условиях эксплуатации с учетом режимов работы, местных условий и квалификации обслуживающего персонала. Основными свойствами этого типа надежности являются безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость.

Основными показателями и характеристиками надежности являются:

P(t) – вероятность безотказной работы;

λ(t) – интенсивность отказов;

Т_ср. – среднее время наработки до первого отказа;

Q(t) – вероятность отказа.

Целью расчета показателей надежности является определение численных значений основных показателей надежности по интенсивности отказов элементов.

Исходная характеристика надежности для элементов конструкции является интенсивность отказов, которая является функцией режима работы элемента, температуры окружающей среды и внешних воздействий.

,(7.5.1)

где λ_ОЭ – интенсивность отказа элемента при оптимальных условиях;

К_Н – коэффициент электрической нагрузки, равный отношению рабочей нагрузки к оптимальной:

;(7.5.2)

α_t – температурный коэффициент, показывающий во сколько раз отличается интенсивность отказа элемента при данном К_Н от интенсивности отказа при номинальных условиях :

;(7.5.3)

α_b – коэф. учитывающий влияние внешних воздейств. на надежность элемента

Таблица 6.5.1

Интенсивность отказов элементов печатной платы [10].

В таблице 6.5.1. приведены справочные данные по интенсивности отказов для каждого элемента.

Обозначения в таблице:

N – количество элементов;

Характеристики

Список файлов ВКР