Реферат: Универсальный блок питания

 (С/Вт)

,                                                             (6)

где RР.С., ˚С/Вт – сопротивление перехода радиатор – среда, определяемое по формуле (5).

 (см2)

Такую суммарную площадь должны иметь все грани радиатора.

Для гальванической развязки цепи питания нагрузки и транзистора выбираем импульсный трансформатор ТИ228 с параметрами:

входной максимальный ток Iвх=60 мА;

входное максимальное напряжение Uвх.max=60 В.

1.4.2 Расчет усилителя

Выберем в качестве ключа транзистор КТ814А с параметрами

Iк.max=1,5А

Uкэ.max=40В

Uбэ.нас=1.2

 Uкэ.нас=0.6В

h21min=40

Находим Iбн по формуле

Iбн=1.5×Iк/h21min                                                     (7)                    

Iбн=1.5×0.03Iк/40=0.0011(А)

Находим значение сопротивления R11

,                                              (8)

где Uвых1 – напряжение логической единицы на выходе микросхемы DD1, В

= 8100 (Ом)

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление 8,2 кОм и определяем мощность рассеиваемую на резисторе по формуле

                                                          (9)

Выбираем стандартное значение мощности равное 0,125 Вт.

1.4 Расчет источника питания

1.4.1 Определение тока потребления

Определяем значения токов потребляемых схемами от своих источников питания по формуле (10)

,                                            (10)

где  Iпотр –Ток потребляемый схемой, А

-суммарный ток потребляемый активными элементами, А

                     -суммарный ток протекающий через ограничительные, добавочные резисторы, А

Iпотр DD1=2*10-5 A

Iпотр DD2=2*10-6 A

Iпотр Т2=30*10-3 A

R5=22 кОм

R1=R2=R7=100 кОм

( А)

1.4.2 Расчет стабилизатора

Исходные данные

входное напряжение Uвх= 220 В   50Гц

напряжение питания схемы управления Uвых= 12 В

ток потребляемый схемой Iпотр= 0,03 А

допустимые пульсации – 0,15%;

Рисунок 2—Источник питания

С учётом значения тока нагрузки и напряжения нагрузки, из справочника подбираем стабилизатор КР1157ЕН12А с параметрами:

Таблица 2 -Параметры стабилизатора КР1157ЕН12А

Согласно справочным данным для выбранного стабилизатора необходимо применение на входе и выходе конденсаторы. На входе номиналом не менее 2 мкФ, а на выходе – не менее 10мкФ. Поэтому выбираем конденсатор С8 К50-35-25В-2мкФ±10% и конденсаторы С5  К50-35-25В-10мкФ±10%

С учетом колебаний напряжения сети  +10%, -15% выбираем разницу между выходным и входным напряжением стабилизатора на 15% больше

                                      (11)

Тогда входное напряжение стабилизатора

Найдём максимальную мощность, которая выделяется стабилизатором,т.е. для случая, когда напряжение в сети максимально.

Uвх.max= Uвх.cт+0.1× Uвх.ст                                                            (12)

Uвх.max=14.3+0.1×14.3=15.73(В)

P=(Uвх.max-Uвых)×(Iпот.DA1+Iпот)                             (13)

P=(15.73-12)×(0.005+0.03)=0.13(Вт)

Т.к. расчетная мощность меньше допустимой то радиатор для стабилизатора не требуется

1.4.3 Расчет выпрямителя

Определяем переменное напряжение Uвых.тр, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора по формуле

Uвых.тр = B ×Uвх.ст,                                               (14)

где  Uвх.ст - постоянное напряжение на нагрузке, В;

В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (В=1,2)

Uвых.тр =1,2×14,3=17.6 В

Согласно напряжения Uвых.тр и тока нагрузки выбираем трансформатор типа ТПП204 с последовательным соединением обмоток

По току нагрузки определяем максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

Iд = 0,5× С× Iн,                                                   (15)

где  Iд - ток через диод, А;

Iн - максимальный ток нагрузки, А;

С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (С=2,4)

Iд=0,5 ×2,4 ×0,03=0,036 А

Подсчитываем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя

Uобр = 1,5 ×Uвх.ст,                                             (16)

где  Uобр - обратное напряжение, В;

Uвх.ст - напряжение на нагрузке, В.

Uобр=1,5 ×16,7=25В

По значению тока текущего через диод и значению обратного напряжению приложенному к нему  выбираем диоды типа КД206А

Определяем емкость конденсатора фильтра:

,                                                         (17)

где  Сф - емкость конденсаторного фильтра, мкФ;

Uвх.ст - напряжение на нагрузке, В;

Kп - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения

(мкФ)

Выбираем в качестве С8 конденсатор К50-35-25В-470мкФ±10% /5/, /6/

1.6 Расчет надежности

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, и сохраняемость или определённые сочетания этих видов.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки. Свойства проявляются как в период использования объекта по прямому назначению, так и в период его хранения и транспортировки.

Показателями безотказной работы прибора могут служить вероятность безотказной работы и средняя наработка по отказу. В схеме блока можно выделить j-е количество элементов, отказ каждого из которых может привести к отказу всего устройства в целом, отсюда условием безотказной работы устройства является отсутствие отказов этих элементов. Для расчёта безотказной работы и средней наработки на отказ необходимо найти L, значение которой рассчитывается по формуле

,                                                (18)

где  nj – количество элементов j – группы, шт.;

       li – интенсивность отказа j – группы, 1/час;

       аj –  эксплуатационный коэффициент

Условия эксплуатации

- температура окружающей среды от 20 до 40°С;

- влажность воздуха 60-70%, при температуре 20°С;

- влияние высоты 0-1 км.;

- прибор не герметизирован;

- прибор не амартизирован;

- P(t) заказчика 0,8

Вероятность безотказной работы P(t) прибора в течении заданного промежутка времени (t) определяется по формуле

,                                                (19)

где е – основание натурального логарифма 2,72;

      Λ – интенсивность отказа прибора, 1/час

      t – заданный промежуток времени, час

Для конденсаторов, полупроводниковых приборов, микросхем, резисторов, эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b1 × b2 × b3 × b4 × b5 ,                                      (20)                   

где  b1 b2 – коэффициенты, учитывающие механические воздействия на прибор;

b3 – коэффициент, учитывающий влияние влажности на прибор;

b4 – коэффициент, учитывающий влияние высоты на прибор;

b5 – коэффициент, учитывающий влияние температуры на прибор.

Для печатных плат и датчиков эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b1 × b2 × b3 × b4  ,                                           (21)       

Для мест пайки эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b6 × b7 × b8,                                                    (22)      

где  b6,b7 - коэффициент, учитывающий влияния механических воздействий на интенсивность отказов механических элементов

        b8 – коэффициент, учитывающий влияние влажности воздуха на интенсивность отказов электрических и механических приборов.

По формулам определяем aj

a1 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 = 1,35;

a2 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 = 1,35;

a3 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,5 = 0,9;

a4 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

a5 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

`a6 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

a7 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,57 = 1,026;

a8 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,25 = 0,45;

a9 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,25 = 0,45;

a10 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,07 = 0,126;

a11 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,8 =1,44;

a12 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,24 =0,432;

a13 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,24 =0,432;

a14 -a 22 =1,5 × 1,2 × 1 × 1  =1,8 ;

a23 = 5 × 2 × 1 =10;

Необходимые для расчета суммарной интенсивности отказов данные сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Данные по расчету суммарной интенсивности отказов

Продолжение таблицы 3

Вероятность безотказной работы определяем для заданного времени 2000, 4000, 6000, 8000, 10000, 12000  по формуле (19)

P(2000)= 2,72 = 0,97;

P(4000)=2,72= 0,93;

P(6000)= 2,72 = 0,89;

P(8000)=2,72 = 0,87;

P(10000)=2,72= 0,82;

P(12000)=2,72 = 0,78;

По полученным данным строим график зависимости вероятности безотказной работы Р = f (t), приведенный на рисунке 3.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5