150896 (621490), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

(3.55)

где U_T=1.505 – действующее значение падения напряжения на тиристоре, В;

3.2.4 Расчёт транзисторного ключа (рис.3.14)

1).Выбор транзистора.

При выборе транзистора руководствовались правилом: максимальный ток коллектора тиристора должен быть больше максимального тока коммутируемой цепи (постоянного тока управления тиристора)

Схема параллельного транзисторного ключа.

Рис.3.14.

Электрическая схема замещения тиристора.

Рис.3.15.

и максимальное обратное напряжение между коллектором и эмиттером, должно быть больше максимального напряжения коммутируемой цепи (напряжения управления тиристорами). Исходя из этого, выбрали прибор из [6]. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.20.

Таблица 3.20.

Параметры выбранного полупроводникового прибора.

2). Поскольку в пункте 3.1.2 мы уже рассчитали параметры резисторов R1 и R2 (таблица 3.3), то проведём проверку на предмет достаточности тока, заданного резистором R2 от источника питания. Для этого воспользовались условием насыщения биполярного транзистора (ток коллектора должен быть более чем 3-5 раз меньше произведения тока базы на коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером):

Для этого пренебрегая падением напряжения на базовом переходе транзистора в режиме насыщения определили ток базы:

(3.56)

где I_к= 0.010 – ток коллектора проходящий через транзистор в режиме насыщения, А

= 200 -минимальный коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером;

I_б=0.008 – ток базы транзистора, заданный резистором R₂, А.

Из выражения (3.56) видно, что условие насыщение биполярного транзистора выполняется.

3). Расчёт параметров резистора R_к.

Поскольку в режиме отсечки транзистора через этот резистор проходит ток, равный постоянному току управления тиристора, то сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

(3.57)

где I_GT=0.15- постоянный ток управления тиристора, мА;

Выбрали номинальное сопротивление резистора из [3]: R_к=33Ом.

По (3.3), подставляя значения тока I_GT и номинального сопротивления R_к рассчитали мощность, выделяемую на резисторе R_к, в результате получили: Р_Rк=0.74Вт

4).Выбрали резистор R_к из [3]. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.21.

Таблица 3.21.

Параметры выбранных резисторов.

3.3 Расчёт задающего генератора

3.3.1 Выбор схемы генератора

Согласно техническому заданию длительность квазистационарного состояния 30 мс.

Частота соответствующая такой длительности вычисляется по формуле (3.58):

(3.58)

где Т=0.03 – длительность квазистационарного состояния цифрового управляющего устройства, с.

Чтобы обеспечить стабильную частоту задающего генератора необходимо использовать схему с кварцевой стабилизацией частоты. Из [7] выбрали схему генератора (рис.3.16).

3.3.2 Выбор кварцевого резонатора

Выбрали из [8] кварцевый резонатор ZQ1 с частотой резонанса 32768Гц.

3.3.3Расчёт параметров резистора R1

Рассчитали сопротивление резистора R₁ из условия, что ток, проходящий через него должен равняться току на выходе ТТЛШ-логики при логической единицы. Так как при логическом нуле на входе инвертора DD1, на выходе DD3 логическая единица, а при логической единице на входе DD1 на выходе DD3 будет логический ноль, можно сказать, что напряжение приложенное к R₁ не зависит от напряжения на выходе схемы (напряжения на кварцевом резонаторе) и равняется:

U=U_1H-U_0L=5-0.4=4.6 В (3.59)

Сопротивление резистора рассчитывается по (3.60):

(3.60)

где U=4.6 – напряжение, прикладываемое к резистору, В.

Выбрали номинальное сопротивление резистора из [3]. С целью получения прецизионного прибора воспользовались стандартным рядом Е192, в котором допуск составляет 0.01%. В результате получили: R=11500 Ом.

Вычислили мощность, рассеиваемую на резисторе:

(3.61)

По величине номинального сопротивления и мощности рассеиваемой на приборе выбрали из [3] резистор, параметры которого приведены в таблице 3.22.

Таблица 3.22.

Параметры выбранного резистора.

В качестве инверторов DD1-DD3 взяли микросхему КР1533ЛН1, параметры которой приведены в таблице 3.14.

3.3.4 Расчёт делителя частоты (рис.3.17)

Схема задающего генератора.

Рис.3.16.

Из [9] выбрали микросхему К561ИЕ15А, параметры которой приведены в таблице 3.23. Это программируемы вычитающий счетчик-делитель, которым можно задать коэффициент деления частоты от 3 до 15999. Выходной сигнал является импульсом с шириной равной периоду тактовой частоты, который повторяется с частотой в "N" раз меньше входной. Счетчик предустанавливается 16-ю входными сигналами.

Таблица 3.23.

Параметры микросхемы К561ИЕ15А

Требуемый коэффициент деления частоты рассчитали по формуле (3.62):

(3.62)

где f_ZQ=32768 – частота резонанса кварцевого резонатора, Гц;

f=33.3 – рассчитанная частота задающего генератора, Гц.

В программируемом счетчике-делителе коэффициент деления задаётся состояниями входов P_i. Эти входы задают разряды коэффициента деления: P₁=0 – тысячи, P₂=9- сотни, P₃=8 – десятки, P₄=4 – единицы. Входы М и Р₅ подключаем согласно справочным данным на микросхему [9]: М=2=«111»

На схеме соответственно соединили выводы разрядовых регистров («0» к общему выводу всей схемы, «1» к источнику питания 1).

С целью унификации задающего генератора и удобства его настройки на входа делителя частоты поставили механические ключи типа «Swich», при этом при включенном состоянии ключа на соответствующий вход подана логическая единица, а при отключенном – логический ноль.

Из [8] выбрали ключи, их параметры приведены в таблице 3.24.

Таблица 3.24.

Параметры выбранных механических коммутирующих приборов.

4.РАЗОРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО УТРОЙСТВА

4.1 Выбор охладителя на силовые ключи

Считая, что тепло, выделяемое на p-n переходе полупроводникового прибора, отдаётся только через контакт полупроводникового прибора и радиатора, выбрали из [5] величине выделяемой мощности (P_j=22.6) охладитель: О231.

4.2 Выбор основания для монтажа микросхем

Из [8] в качестве основания для монтажа элементов схемы фольгированный стеклотекстолит СФ-2-50-1.5. Параметры выбранного основания приведены в таблице 3.24.

Таблица 3.24.

Параметры выбранного основания для монтажа элементов.

4.3 Выбор конструктивного исполнения цифрового управляющего устройства

Поскольку силовые ключи напитываются напряжением, равным 600В, то и при коротком замыкании коммутируемой цепи может выйти из строя как силовая часть, так и цифровой автомат, поэтому с целью уменьшения стоимости ремонта цифрового управляющего устройства монтаж силовой части и цифрового автомата с входными цепями производим на разных монтажных платах.

4.4 Расчёт минимальной ширины дорожки проводящего рисунка печатной платы

1)Рассчитали максимальный ток дорожек, обеспечивающих подвод питания к цифровой и аналоговой части цифрового управляющего прибора.

1.1) По данным, приведённым в пункте 3, нашли максимальный потребляемый ток схемой цифрового автомата:

I=k∙(q∙I_not+w∙I_or/not+r∙I_and+t∙I_lr+u∙I_dc1+p∙I_dc2+v∙I_or+

+b∙I_T)=1,4∙(2∙3.8+3∙4+4+4∙3+35+13+4∙5+10)= (3.63)

=147.6 мА

где q=2 – количество микросхем КР1533ЛН1

w=3 - количество микросхем КР1533ЛЕ1;

r=1 - количество микросхем КР1533ЛИ1;

t=4 - количество микросхем КР555ЛР13;

u=1 - количество микросхем КР1533ИД3;

p=1 - количество микросхем КР555ИД6;

v=4 - количество микросхем КР555ЛЛ1;

b=1 - количество микросхем КР1533ТМ7;

k=1.4 – добавочный коэффициент;

I_not=3.8 –максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ЛН1, мА;

I_or/not=3 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ЛЕ1, мА;

I_and = 4 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ЛИ1, мА;

I_lr =3 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ЛИ1Ю, мА;

I_dc1=35 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ИД3, мА;

I_dc2=13 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР555ИД6, мА;

I_or=5 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР555ЛЛ1, мА;

I_T=10 -максимальный ток, потребляемый микросхемой КР1533ТМ7;

2.1) Записали выражение для расчёта ширины дорожки проводящего рисунка:

L>I/(B∙J)= 159∙10^-3/(50∙10^-6∙4∙10⁶)=0.0008 м (3.64)

где I=159∙10^-3-максимальный ток, проходящий через сечение медной фольги, А;

B=50∙10^-6-толщина фольги, м.

Примем ширину дорожки, равную 1 мм.

3)Аналогичный расчёт провели для получения ширины дорожек, соединяющих микросхемы, управляющий электрод тиристора и системой управления.

В результате получили: L=0.00012мм – для дорожек, соединяющих микросхемы, и L=0.0008 – для дорожек, соединяющих управляющий электрод тиристора с системой управления. Приняли ширину дорожки, соединяющей микросхемы, равной 0.2 мм, дрожки, подходящей к управляющему электроду, 1 мм.

4.5 Разработка рисунка печатных плат

Согласно габаритным размерам приборов [2, 5, 6] и микросхем [1], а так же данным, рассчитанным в пункте 4.4 составили рисунок печатной платы цифрового автомата с входными цепями (рис.4.1-4.2) и силовой части цифрового управляющего устройства (рис.4.2-4.3).

Литература

1.Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник/В.И.Иванов, А.И.Аксенов, А.М.Юшин – 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат.-1988.-448с.: ил.

2. Резисторы: (Справочник)/Ю.Н.Андреев, А.И.Антонян, Д.М.Иванов и др.; Под.ред. И.И.Четверткова.-М.: Энергоиздат, 1981.-352с., ил.

3. Транзисторы/Чернышев А. А., Иванов В. И., Галахов В. Д. и др.; Под общ. ред. А. А. Черныше­ва. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1980.— 144 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1002).

4.Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппратуры. Под. ред. Р.Г.Варламова.-М.: Сов.радио, 1972.

Характеристики

Список файлов курсовой работы