Разработка микроблока питания

 

       ВВЕДЕНИЕ      
 
 

 Для выхода  нашей станы из экономического  кризиса  необходимо 

повышение темпов и  эффективности развития экономики  на базе

уско- 

рения научно-технического прогресса, техническое перевооружение

и 

реконструкция производства , интенсивное использование

созданного 

производственного потенциала,  совершенствование системы

управле- 

ния, хозяйственного  механизма  и достижение на этой основе даль- 

нейшего подъема  благосостояния народа. Исходя из этого 

необходимо 

на основе проведения единой технической политики во всех

отраслях 

народного хозяйства  ускорить техническое  перевооружение  произ- 

водства, широко  внедрять  прогрессивную  технику  и  технологию, 

обеспечивающие повышение  производительности труда и качество

про- 

дукции. Необходимо  обеспечить создание и выпуск новых видов

при- 

боров и радиоэлектронной аппаратуры, основанных на широком 

приме- 

нении микроэлектроники.      

 В настоящее  время этап развития микроэлектроники  и  аппара- 

тостроения на  ее  основе  можно назвать этапом интегральных схем 

(ИС).     

 Интегральные  схемы, являясь основной элементной  базой микро- 

электроники, позволяют  реализовать подавляющее большинство 

функ- 

ций радиоаппаратуры.      

 Микрокомпоненты,  применяемые совместно  с  ИС,  должны 

быть 

совместимыми с  ними по конструкции, технологии и уровню

надежнос- 

ти. В некоторых  случаях оправдано применение гибридных 

интеграль- 

ных схем (ГИС). Это  объясняется следующими обстоятельствами:      

 Технология ГИС  проста и требует меньших, чем полупроводнико- 

вая технология затрат на оборудование и помещения.     

 Технологию ГИС  можно  рассматривать  как  перспективную  по 

сравнению с   существующей  технологией  многослойного 

печатного 

монтажа.     

 Пассивную часть  ГИС изготавливают на отдельной подложке, что 

позволяет достигать  высокого качества пассивных элементов  при 

не- 

обходимости создавать  прецизионные ГИС.     

 Основной проблемой  при создании микроэлектронной 

аппаратуры 

(МЭА) является  выбор конструкции, а также:    

  - обеспечение теплового режима;     

- обеспечение надежности;      

- обеспечение компоновки  и соединений;     

- снижение стоимости  МЭА. 

        
 
 
 
 

 При проектировании  конкретного образца МЭА должны 

учитывать- 

ся:     

- назначение и  область применения  МЭА;     

- заданные электрические  характеристики;     

- условия  эксплуатации,  определяющие  степень  воздействия 

внешней среды;     

- требования  к конструкции (надежность,  ремонтопригодность, 

масса, габариты, тепловые режимы);     

- технико-экономические характеристики (стоимость, техноло- 

гичность изготовления).      

 Основным средством  миниатюризации устройств является их

ин- 

тегральное исполнение.  В силовых устройствах интеграция - это  в 

первую очередь  объединение бескорпусных силовых

полупроводниковых 

приборов в общем  корпусе. Примером такого силового устройства

яв- 

ляется разрабатываемый  силовой  микромодуль вторичного

источника 

питания.     

 Наряду с ГИС  применяются малогабаритные сборки, состоящие из 

силовых транзисторов и диодов.     

 В основу  проектирования силового микромодуля заложены сов- 

ременные тенденции  конструирования ВИП на  базе 

микроэлектронной 

технологии их изготовления. 

.                   

 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО  ЗАДАНИЯ      
 
 

 Анализируя задание на дипломное проектирование,  видно,  что 

модуль используется как составная часть изделия. Наличие при экс- 

плуатации изделия  влажности до 93%  требует предусмотреть защиту 

радиоэлементов и  печатных плат путем герметизации модуля, а 

также 

пропиткой и заливкой.  Так в частности трансформатор преобразова- 

теля заливается  .  Герметизация  модуля обеспечивается с помощью 

резиновой прокладки  по периметру между крышкой и  корпусом.

Наибо- 

лее сложным  вопросом  является обеспечение нормального

теплового 

режима при эксплуатации в диапазоне температур  - 40-60я5o я0С.      

 Основное влияние  температуры будет сказываться на радиоэле- 

менты и особенно верхний предел температуры +60я5oя0 С. С этой 

целью 

выбор элементной базы произведен исключительно по техническим

ус- 

ловиям и ГОСТам,  что исключает ошибки в выборе элементной 

базы. 

Все выбранные  радиоэлементы  обеспечивают предельные

температуры 

эксплуатации. Такой  режим достигается благодаря  особенности 

конс- 

трукции. Особенность  заключается в том, что большинство

теплонаг- 

руженных элементов  имеют хороший тепловой контакт  на корпус

моду- 

ля. Так,  например,  трансформатор  преобразователя  находится  в 

гнезде корпуса.  Корпус выполнен из материала Д16, обладающим

хо- 

рошей теплопроводностью, а для большего уменьшения теплового

соп- 

ротивления, там где  это необходимо,  применяется 

теплопроводящая 

паста КНТ-8.  Все  это позволяет спроектировать модуль в заданных 

габаритах.     

 Механические  нагрузки на модуль довольно  значительные,  т.к. 

он эксплуатируется  в изделии устанавливаемом на подвижных 

объек- 

тах Однако,  вся конструкция модуля и его элементов отвечают тре- 

бованиям вибро- и  ударной устойчивости, заданной в  ТЗ.     

 Исходя из  вышеизложенного,  можно  утверждать,  что  модуль 

обеспечит заданную надежность P(t)=0,9 при t=5000.  Проведенный

в 

дальнейшем расчет  надежности  должен показать правильность

выб- 

ранной элементной базы и самой конструкции  модуля.  При 

меньшем 

расчетном значении  надежности  потребуется  пересмотр

элементной 

базы вариантов  и способов охлаждения и возможно всей 

конструкции 

модуля.     

 Так, применение   бескорпусных    транзисторов    2Т3642Б-2, 

2Т376Б1-2, 2Т397А-2  и  др.,  а также пленочных резисторов R1-12, 

особое значение  приобретает  полная  и  тщательная  герметизация 

всего корпуса. 

                       
 
 
 
 
 
 

 НАЗНАЧЕНИЕ И  ПРИНЦИП РАБОТЫ      
 
 

 Проблема создания  экономичных,  надежных, малогабаритных

ис- 

точников электрической  энергии для питания современных 

радоэлект- 

ронных устройств  становится все более актуальной.      

 Этой проблемой  заняты специалисты всех стран  мира     

 Большое внимание  уделяется и повышению КПД  вторичных 

источни- 

ков питания, т.к. количество их возрастает вместе с теми устройс- 

твами, где  они используются.  Одновременно растут требования и к 

стабильности питающей напряжения РЭА.     

 Поэтому правильный  выбор схемы блока питания играет

большую 

роль в получении  высокого КПД.     

 С этой  целью была выбрана схема микромодуля питания с широ- 

ко-импульсной модуляцией.      

 Блок питания  обеспечивает стабилизацию выходного

напряжения 

с одновременной  фильтрацией низкочастотных составляющих 

входного 

напряжения.     

 Входное напряжение  может изменяться от 20 до 30 В,  а выход- 

ное напряжение  при  всех  дестабилизирующих  факторах

(изменение 

входного напряжения, температуры окружающей среды, тока

нагрузки) 

изменяется в пределах 25я7+я01,25 В.     

 В основу регулирования  заложен стабилизированный  преобразо- 

ватель с  широтно-импульсной  модуляцией.  Микромодуль

включает в 

себя входной  фильтр,  схему  управления,  промежуточный  каскад, 

трансформаторный  преобразователь, выпрямитель, выходной

сглажива- 

ющий фильтр.  Входной фильтр состоит из конденсаторов 

Ся418я0...Ся424, 

дросселя Др1  и обеспечивает подавление пульсаций рабочей

частоты 

преобразователя, а  также обеспечивает непрохождение  ВЧ 

пульсаций 

бортсети в выходную цепь.     

 Микромодуль состоит  из двух силовых токовых ключей  на  тран- 

зисторах Тя413я0,Тя414я0,Тя417я0...Тя426я0   и   транзисторов 

Тя415я0,Тя416я0,Тя427я0...Тя436, 

трансформатора Тр2.  Резисторы Rя446я0,Rя447я0,Rя448я0,Rя449я0

обеспечивают необ- 

ходимый режим токовых  ключей.     

 Микромодуль осуществляет  необходимую трансформацию 

напряжения 

и при  необходимости может произвести гальваническую развязку