Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

»сточник бесперебойного питани€ — Ќаука и техника

ѕосмотреть видео по теме ƒипломной работы

2006 г.

¬ступление

¬ насто€щее врем€ наблюдаетс€ увеличение потребности в высокоскоростных центрах обработки данных, системах телекоммуникационной св€зи в реальном масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим технологическим процессом. –ост потребности в таком оборудовании вместе с обеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигает повышенные требовани€ к источникам электропитани€.

Ќевзира€ на то, что при генерации электроэнергии, напр€жение имеет отличные характеристики, в тот момент, когда электропитание достигает потребител€, его качество далекое от идеального. Ѕольшинство типов помех недопустимое, например, значительные провалы напр€жени€ и колебани€ частоты, что может привести к непоправимым потер€м, вызванным повреждением оборудовани€. ќбычно же финансовые последстви€ этого могут быть существенными, вли€€ не только на текущую работу, но, что €вл€етс€ серьезнее, и на развитие предпри€ти€, которое понесло убытки.

ѕри проектировании радиоэлектронной аппаратуры, одним из основных критериев экономичности €вл€етс€ снижение потребл€емой устройством мощности (в частности, применение новых технологий позволило сократить на несколько пор€дков потребление энергии бытовой аппаратурой, по сравнению, например с тем, что было дес€тки лет тому назад).

«а прошедшие более чем 100 лет от момента по€влени€ первого электронного устройства (радио ј.—. ѕопова) до наших дней изменилось несколько поколений электронных устройств, которые имеют принципиальные отличи€ по функциональным возможност€м, типу примен€емой элементной базы, конструктивно-техническому решению и т.д. Ёто равной мерой относитс€ к радиоэлектронной аппаратуре бытового назначени€, так и системам управлени€ сложными техническими объектами, такими как воздушные лайнеры, космические аппараты и др. ќднако каждый вид электронных средств, будь это компьютер, схема управлени€ работой системы жизнеобеспечени€, проигрыватель компакт дисков или радиолокационна€ станци€, все они имеют устройство, которое обеспечивает электропитанием все узлы и элементы (электронных ламп, транзисторов, микросхем), устройств, которые вход€т в ту или другую систему. —ледовательно, наличие источника питани€ в любом устройстве вещь вполне очевидна€ и требовани€ к нему достаточно большие, ведь от его качественной работы зависит работа устройства в целом. ќсобенное внимание, при разработке источников питани€, стали удел€ть при построении сложных цифровых устройств (персональный компьютер или люба€ друга€ микропроцессорна€ техники), где возникла потребность обеспечени€ этих устройств непрерывным и самое главное - качественным питанием. ѕропадание напр€жени€ дл€ устройств этого класса может быть фатальным: медицинские системы жизнеобеспечени€ нуждаютс€ в посто€нной работе комплекса устройств, и требовани€ к их питанию очень строги; системы банковской защиты и охранные системы; системы экстренной св€зи и передачи информации.

ѕри создании электронного устройства отдельного класса и назначени€ (электронно-вычислительные машины, медицинска€ и бытова€ электронна€ техника, средства автоматизации) источник обеспечени€ гарантированного питани€ может быть подобран из тех, которые выпускаютс€ серийно. ¬ некоторых странах существуют фирмы, которые специализируютс€ на промышленном выпуске источников бесперебойного питани€, и потребитель имеет возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит. ќднако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикам источника бесперебойного питани€, которые выпускаютс€ серийно, не удовлетвор€ют потребност€м потребител€, необходимо разработать новый, с учетом всех правил, специфических дл€ этого вида.

“емой данного проекта €вл€етс€ разработка универсального источника бесперебойного питани€ (далее »Ѕѕ). ≈го универсальность заключаетс€ в том, чтобы он мог использоватьс€ в любой аппаратуре мощностью до 600 ¬т, начина€ с персонального компьютера и заканчива€ медицинской аппаратурой. ѕричина построени€ бесперебойного источника Ч это возможность его использовани€ в любой аппаратуре, дл€ которой стабильное электропитание €вл€етс€ важным фактором.

–аздел є 1. “ехническа€ часть. ќбоснование обеспечени€ условий “«.

»сход€ из назначени€ проектируемого устройства и специфики области его применени€, рассмотрим основные критерии, согласно которым будет вестись последующа€ разработка.

  основным критери€м разработки источника бесперебойного питани€ стоит отнести надежность и стойкость к внешним воздействи€м (в частности, к вибрационным и ударным нагрузкам).

ƒл€ повышени€ надежности блока, при его проектировании, предлагаетс€:

- обеспечить легкие электрические, тепловые рабочие режимы деталей и материалов конструкции, их правильный выбор;

- обеспечить надежную защиту от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов;

- широко использовать интегральные микросхемы (далее »ћ—), а также стандартные компоненты;

- обеспечить ремонтопригодность издели€, использу€ функционально-узловой метод конструировани€.

Ќа ранней стадии, процесс проектировани€ заключатьс€ в рассмотрении подобных систем с подбором технологии электропитани€. ѕеречислим факторы, что вли€ют на этот этап:

- стоимость;

- масса и размеры;

- коэффициент полезного действи€ блока питани€;

- входное напр€жение;

- срок действи€ аккумул€торной батареи;

- необходимое качество выход€щего напр€жени€;

- врем€, необходимое дл€ выхода продукции на рынок.

— целью обеспечени€ эстетических и эргономичных показателей, предлагаетс€ использовать современный дизайн.

ƒл€ обеспечени€ заданных климатических и механических требований предлагаетс€ использовать элементную базу и материалы, учитыва€ предельные внешние воздействи€, которые негативно вли€ют на работоспособность издели€.

1.2. ќбзор аналогов издели€.

ќдним из аналогов нашего издели€ €вл€ютс€ »Ѕѕ PW5125RM и PW5115RM производства фирмы Powerware. ќни также предназначены дл€ креплени€ в серверную стойку и имеют выходную мощность 1000¬ј. ƒругие технические характеристики можно привести в виде таблицы.

’арактеристики »Ѕѕ. “аблица 1.2.1.

ѕараметры PW5125RM PW5115RM
¬ыходна€ мощность (¬ј/¬т) 1000/900 1000/670
√абаритные размеры (мм) 432*494*89 440*450*58
ћасса (кг) 27 20
Ќоминальное выходное напр€жение (¬) 220-240 220-240
¬озможный диапазон входного напр€жени€ (¬) 166-276 175-250
–абоча€ частота (√ц) 50/60 50/60
Ќоминальное входное напр€жение (¬) 220-240 220-240
 ѕƒ (%) 93 90
»ндикаци€ параметров —ветодиоды —ветодиоды
 оммуникационный порт RS232 RS-232
–абочий диапазон температур 0 Ц 40 —0 0-40 —0
Ўум (дЅ) Ќе больше 50 Ќе больше 45
¬рем€ работы при максимальной нагрузке (мин.) 7 5

ƒанные »Ѕѕ имеют хорошие параметры и высокую цену. ѕоэтому, возникает необходимость в дешевых и надежных »Ѕѕ, которые не уступают по характеристикам их зарубежным аналогам и даже превосход€т. ¬ дипломном проекте будет проведена разработка такого устройства.

1.3. ќписание структурной схемы.

1.3.1. ќбзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питани€

»сточник бесперебойного питани€ Ч автоматическое устройство, которое обеспечивает питание нагрузки при полном исчезновении напр€жени€ во внешней электросети, например в результате аварии или от недопустимо высокого отклонени€ параметров напр€жени€ сети от номинальных значений. ѕари этом »Ѕѕ использует дл€ аварийного питани€ нагрузки энергию аккумул€торных батарей.

–ассмотрим несколько основных типов построени€ структурных схем »Ѕѕ:

»Ѕѕ резервного типа.

Ћинейно-интерактивный »Ѕѕ.

»Ѕѕ с двойным преобразованием напр€жени€.

»Ѕѕ резервного типа (Off-Line или standby)

–ис. 1.3.1. »Ѕѕ типа Off-Line.

»сточник бесперебойного питани€, выполнен по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней электросети, а в аварийном переводит ее на питание от аккумул€торных батарей. ѕреимуществом »Ѕѕ резервного типа €вл€етс€ его простота и невысока€ стоимость, а недостатком Ц ненулевое врем€ переключени€ (~4 мс) на питание от аккумул€торов и более интенсивна€ их эксплуатаци€, потому что »Ѕѕ переводитс€ в аварийный режим при любых неисправност€х в электросети.

»Ѕѕ резервного типа, как правило, имеет небольшую мощность и примен€етс€ дл€ обеспечени€ гарантированного электропитани€ отдельных устройств (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного оборудовани€) в регионах с хорошим качеством электросети.

Ћинейно-интерактивный (Line-Interactive) .

»сточник бесперебойного питани€, выполненный за схемой с коммутирующим устройством (Off-Line), дополненный стабилизатором входного напр€жени€ на основе автотрансформатора с переключающимис€ обмотками.

–ис. 1.3.2. »Ѕѕ, тип Line-Interactive.

ќсновное преимущество линейно-интерактивного »Ѕѕ по сравнению с источником резервного типа заключаетс€ в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напр€жении электросети (самый распространенный вид неисправностей в отечественных лини€х электроснабжени€) без перехода в аварийный режим. ¬ итоге повышаетс€ срок службы аккумул€торных батарей. Ќедостатком линейно-интерактивной схемы €вл€етс€ ненулевое врем€ переключени€ (~4 мс) нагрузки на питание от батарей.

ѕо эффективности линейно-интерактивные »Ѕѕ занимают промежуточное значение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-Line) и высокоэффективными, но и более дорогими источниками с двойным преобразованием напр€жени€ (On-Line).  ак правило, линейно-интерактивные »Ѕѕ примен€ют дл€ обеспечени€ гарантированного питани€ персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и офисного оборудовани€. ћеханизм автоматической регулировки напр€жени€ построен на основе автотрансформатора с переключающимис€ обмотками. ѕримен€етс€ в »Ѕѕ, собранных по линейно-интерактивной схеме, дл€ ступенчатой корректировки входного напр€жени€ в сторону его повышени€. „исло обмоток регул€тора определ€ет диапазон входных напр€жений, при которых »Ѕѕ обеспечивает нормальное питание нагрузки без перехода в аварийный режим работы. ¬ »Ѕѕ такой структуры, в среднем, диапазон допустимого изменени€ входного напр€жени€ составл€ет от -20% к +20% от номинального значени€ 220 ¬.

»Ѕѕ с двойным преобразованием напр€жени€ (On-Line)

»сточник бесперебойного питани€, в котором входное переменное напр€жение сначала преобразуетс€ выпр€мителем в посто€нную, а затем посредством инвертора оп€ть в переменную Ц €вл€етс€ источником с двойным преобразованием напр€жени€ (энергии) (On-Line). јккумул€торна€ батаре€ посто€нно подключена к выходу выпр€мител€ и ко входу инвертора и питает последний в аварийном режиме.

–ис. 1.3.1. »Ѕѕ, тип On-Line.

“ака€ схема построени€ »Ѕѕ позвол€ет обеспечить практически идеальное питание нагрузки при любых неполадках в сети (включа€ фильтрацию высоковольтных импульсов и электромагнитных помех) и характеризуетс€ нулевым временем переключени€ в аварийный режим без возникновени€ переходных процессов на выходе устройства.

  недостаткам схемы с двойным преобразованием напр€жени€ стоит отнести ее сравнительно большую сложность и как следствие Ч более высокую стоимость.

»Ѕѕ On-Line типа примен€ют в случа€х, когда из-за тех или иных причин, имеютс€ повышенные требовани€ к качеству электропитани€ нагрузки, котора€ может быть в роли узлов локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, системы управлени€ технологическим процессом.

ѕо схеме с двойным преобразованием (On-Line) построены, например, модели PW5125RM компании Powerware. ќни оснащены плавным стабилизатором входного напр€жени€, благодар€ которому диапазон допустимых значений входного напр€жени€, при которых источник не переходит на питание от батарей, составл€ет от 166 до 276 ¬ольт.

¬ таких схемах присутствует режим Bypass Ч питание нагрузки отфильтрованным напр€жением электросети в обход основной схемы »Ѕѕ. ѕереключение в режим Bypass, который поддерживаетс€ внутренней схемой »Ѕѕ или специальным внешним модулем, может выполн€тьс€ автоматически или вручную. »Ѕѕ, который имеет соответствующую встроенную схему, автоматически переходит в режим Bypass по команде устройства управлени€, при перегрузке электросетей или при вы€влении неисправности в важных узлах »Ѕѕ. “аким способом нагрузка защищаетс€ не только от сбоев в электросети, но и от неполадок в самом »Ѕѕ. ¬озможность ручного включени€ режима Bypass предусматриваетс€ на случай проведени€ профилактического обслуживани€ »Ѕѕ или замены его узлов без отключени€ нагрузки.

—хема типа Off-Line €вл€етс€ более простой и дешевой. —оответственно разрабатываемый в данном дипломном проекте источник бесперебойного питани€ тоже построим по этому принципу. ќднако, усовершенствованные узлы функциональной схемы и соответственно характеристики позвол€т получить более востребованное и конкурентно-способное изделие с лучшими параметрами эксплуатации и меньшей ценой, чем его зарубежные аналоги.

1.3.2. ќписание структурной схемы источника бесперебойного питани€.

—труктурна€ схема источника бесперебойного питани€ представлена в графической части дипломного проекта на листе –“01.430127.001 Ё1.

ѕостроение систем бесперебойного питани€ зависит от задач, которые на них возлагаютс€. ¬ некоторых случа€х необходимо добитьс€ наименьшего показател€ Ч врем€ переключени€ нагрузки на питание от аккумул€торных батарей или наоборот. ¬ других случа€х необходимо обеспечить долговременную работу от аккумул€торной батареи, при этом врем€ переключени€ не €вл€етс€ критической величиной. “о есть, можно сказать, что дл€ каждого конкретного случа€ нужно решать абсолютно разные технические задачи.

–азрабатываемый блок предназначен дл€ обеспечени€ непрерывного питани€ разнообразных устройств (серверов, персональных компьютеров, модемов и др.) стабилизированным напр€жением 220¬, 50√ц.  онкретней, система предназначена дл€ питани€ устройств, которые имеют импульсные источники питани€. Ёто позвол€ет см€гчить требовани€ относительно разработки нашего прибора, так как импульсные источники питани€ способны работать в сети с отклонени€ми напр€жени€ ± 20% от номинального значени€. ≈ще одним преимуществом €вл€етс€ способность их работы от сети, котора€ имеет не синусоидальную форму напр€жени€ (аппроксимированна€ синусоида, квази синусоида).

–ассмотрим основные блоки, которые вход€т в состав устройства:

”стройство коммутаций.

—етевой фильтр.

«ар€дное устройство.

јккумул€торна€ батаре€.

ѕреобразователь переменного напр€жени€ в посто€нное.

—табилизатор посто€нного напр€жени€.

ѕреобразователь посто€нного напр€жени€ в переменное.

”стройство коммутаций байпас.

ƒатчик тока.

»сходный фильтр.

ƒатчик температуры.

»нтерфейс.

”стройство индикации.

”стройство управлени€ работой »Ѕѕ.

ƒл€ обеспечени€ работы и нормального функционировани€ всех частей »Ѕѕ, необходимо звено, которое осуществл€ло бы св€зь между всеми этими част€ми. ћожно рассмотреть несколько видов таких схем:

јналоговые системы, операции регулировани€ в которых осуществл€ютс€ путем сравнени€, усилени€ и преобразовани€ аналоговых сигналов. ѕогрешность установки параметров в такой системе сильно зависит от параметров активных и пассивных элементов схемы. “акие системы используютс€, в основном в недорогих устройствах.

÷ифровые системы, операции управлени€ провод€тс€ над цифровыми величинами, полученными из аналоговых сигналов путем оцифровки аналого-цифровыми преобразовател€ми (ј÷ѕ). “очность таких систем намного выше за счет использовани€ математического аппарата вычислени€.

 омбинируемые, операции управлени€ и регул€ции в которых выполн€ютс€ либо аналоговыми, либо цифровыми устройствами.

¬ нашем случае система управлени€ работой »Ѕѕ построена на микроконтроллере ATTiny26. ќн представл€ет собой высокопродуктивный контролер с функци€ми многоканального аналого-цифрового преобразовател€. ¬вод и вывод информации в микроконтроллер (далее ћ ) может осуществл€тьс€ как в аналоговом так и в цифровом виде. »спользование новейших разработок, которые содержат в своем составе ћ , позвол€ет намного упростить схему. ћикроконтроллер управл€ет работой как схемы управлени€ так и работой всего устройства.

—хема управлени€ выполн€ет роль интерфейса »Ѕѕ, подава€ соответствующую команду включени€ на устройство коммутаций, осуществл€ет управление переключени€ нагрузки на питание от сети или от аккумул€торных батарей, следит за напр€жением на аккумул€торных батаре€х (далее јЅ). ≈сли напр€жение на јЅ становитс€ меньшим 10,5 ¬, то осуществл€етс€ аварийное отключение »Ѕѕ. јварийное отключение осуществл€етс€ также, когда температура окружающей среды выходит за пределы допустимой. ƒл€ измерени€ температуры используетс€ температурный датчик. Ќа устройство управлени€ работой »Ѕѕ поступает информаци€ о величинах напр€жени€ в сети. ќбрабатыва€ эту информацию ћ  производит соответствующие сигналы управлени€ дл€ других узлов, составл€ющих блока.

ƒл€ измерени€ выходной мощности используетс€ датчик тока. ≈сли через датчик протекает ток больше допустимого, схема управлени€ отключает нагрузку. Ёто обеспечивает защиту от выхода из стро€ устройства преобразовани€ посто€нного напр€жени€ в переменную.

ќсобенно большое значение в »Ѕѕ имеет наличие св€зи с ѕ . Ёто позвол€ет оператору (администратору) следить за состо€нием сети, состо€нием јЅ и всей работы »Ѕѕ. ¬ данном случае используетс€ стандартный интерфейс св€зи ћ  и ѕ  Ц RS-232. Ёто позвол€ет осуществл€ть дистанционный мониторинг »Ѕѕ и безопасное завершение работы ѕ  при аварии или долговременном отсутствии напр€жени€ в сети (при условии настройки программного обеспечени€ ѕ ).

¬ходное напр€жение 220¬, 50√ц поступает через устройство коммутации и сетевой фильтр на зар€дное устройство и байпас.

—етевой фильтр предназначен дл€ предотвращени€ попадани€ помех в сеть, которые возникают при работе »Ѕѕ.

«ар€дное устройство обеспечивает зар€дку јЅ при наличии напр€жени€ в сети, обеспечива€ тем самым посто€нную готовность к работе »Ѕѕ в автономном режиме. ”стройство преобразовани€ напр€жени€ сети в стабилизированное посто€нное напр€жение. ¬еличина напр€жени€ зар€да посто€нно контролируетс€ ћ . Ёто позволит правильно эксплуатировать батареи.

ƒостаточно больша€ выходна€ мощность зар€дного устройства дает УплюсФ при работе »Ѕѕ со значительно заниженным входным напр€жением устройства (диапазон от 90 до 185 ¬ольт). ѕри таком входном напр€жении часть выходной мощности источника обеспечиваетс€ работой зар€дного устройства, что существенно продлевает работу нагрузки в случа€х неисправности электросети.

ѕреобразователь переменного напр€жени€ в посто€нное выполн€ет роль преобразовател€ переменного напр€жени€ 220¬ в посто€нное 200¬. ƒанное устройство построено по схеме импульсного преобразовател€ с Ў»ћ. Ќапр€жение на его выходе посто€нно, но не стабилизировано, то есть зависит от изменени€ входного напр€жени€. ƒл€ стабилизации используетс€ стабилизатор посто€нного напр€жени€. —табилизатор построен по схеме однотактного импульсного повышающего стабилизатора. Ќапр€жение на аккумул€торе измен€етс€ в пределах 10,5...13,8 ¬, а выходное »Ѕѕ должно оставатьс€ стабильным.

ѕреобразователь посто€нного напр€жени€ в переменное осуществл€ет формирование выходного стабилизированного напр€жени€ 220¬, 50√ц. ”правление и синхронизацию данного устройства с сетью осуществл€ет устройство управлени€ »Ѕѕ.

¬ыходной фильтр служит фильтром электромагнитных помех и предотвращению их попадани€ в нагрузку.

јлгоритм работы »Ѕѕ приведен в графической части проекта.

1.4. ќписание схемы электрической принципиальной.

—хема электрическа€ принципиальна€ представленна€ в графической части дипломного проекта на листе –“01.430127.001Ё3.

—оответственно структурной схеме, источник бесперебойного питани€ состоит из нескольких функциональных узлов. –ассмотрим каждый из них отдельно.

1.4.1. «ар€дное устройство

«ар€дное устройство построено по однотактной поворотно-ходовой схеме преобразовани€ энергии.

”правл€ющей микросхемой €вл€ютс€ IMS UC3842 фирмы Fairchild. ‘ункциональна€ схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. ѕринцип работы состоит в следующем.

Ќа диодный VD1 подаетс€ переменное напр€жение сети 220¬. ѕосле VD1 на сглаживающем конденсаторе имеем посто€нное напр€жение 306¬. Ќачальный запуск работы IMS VC2 происходит через резистор R41. ƒальше при нормальном режиме работы DA1 питаетс€ от дополнительной обмотки W3 трансформатора “2. Ќапр€жение, сн€тое с W3 выпр€мл€етс€ диодом VD8 и сглаживаетс€ емкостным фильтром, который построен на конденсаторах —24, —25. ¬еличина напр€жени€ питани€ IMS составл€ет 12¬.

ѕосле подачи питани€ на 8 выводе DA2 устанавливаетс€ опорное напр€жение 5¬. Ќа вход тактового генератора, через интегрирующую цепь R14C11 подаетс€ сигнал 5¬.

–ис. 1.4.1. ‘ункциональна€ схема UC3842.

Ќа выводе є 6 DA2 устанавливаетс€ высокий потенциал (12¬), который через резисторный делитель R27R29 поступает на затвор полевого транзистора VT1. “ранзистор VT1 включаетс€, когда потенциал между затвором и истоком составл€ет более 4¬. ѕри включении VT1 через обмотку W2, транзистор VT1 и резистор R30 начинает протекать ток. –езистор R30 €вл€етс€ измерительным резистором. — него снимаем сигнал о величине тока, который протекает через транзистор и первичную обмотку трансформатора “2. Ётот сигнал поступает через R28 на вход с DA2. ƒанный вход €вл€етс€ пр€мым входом внутреннего компаратора по току. Ќа вход 1 DA2 подаетс€ сигнал обратной св€зи по напр€жению. Ётот сигнал подаетс€ на инвертирующий вход от компаратора по току. ѕри достижении порогового уровн€ на входе компаратора производитс€ сигнал на выключение входного транзистора.

“ок через первичную обмотку “2 нарастает линейно, но при включении и выключении транзистора возникают скачки тока. Ёти скачки могут приводить к самовольному включению и выключению интегральной микросхемы (далее »ћ—). ƒл€ предотвращени€ этого, примен€етс€ RC фильтр. –ис. 1.4.2.:

–ис. 1.4.2. —хема компаратора тока с RC-фильтром.

ѕосле включени€ транзистора начинаетс€ этап передачи энергии, накопленной в трансформаторе, в нагрузку. Ќапр€жение, которое сн€то с обмотки W1, “2 выпр€мл€етс€ диодом VD11 и фильтруетс€ емкостным фильтром —35, —36.

—хема стабилизации выходного напр€жени€ построена на управл€ющем стабилитроне VD12-TL431.

–езисторы R56, R57, R58 образуют резисторный делитель, величиной сопротивлений которого, выставл€етс€ значение выходного напр€жени€ зар€дного устройства. –езистор R54 €вл€етс€ ограничительным резистором по току дл€ стабилитрона VD12 и оптрона U1.2.

ѕреобразователь посто€нного напр€жени€

ƒанный узел предназначен дл€ преобразовани€ посто€нного напр€жени€ 12¬ в посто€нное напр€жение 300¬. ¬ыходное напр€жение данного преобразовател€ €вл€етс€ нестабилизированным, при Uвх=13,8¬, Uвых=300¬ при Uвх=10,5¬, Uвых=225¬.

ѕоэтому, дл€ нормальной работы »Ѕѕ нужна€ понижающа€ стабилизаци€ Uвых.

ƒанный преобразователь построен на микросхеме S63525ј, функциональна€ схема которой приведена на –ис. 1.4.3.

–ис. 1.4.3. ‘ункциональна€ схема SG3525.

»з выходов микросхемы (выводы 14 и 11) пр€моугольные импульсы поступают на трансформатор “1. Ќа вторичных обмотках трансформатора импульсы будут двухпол€рные со скважностью 0,9.

–езисторноЦконденсаторные цепи —23R31 и —27R32 предназначены дл€ того, чтобы сбить амплитуду скачков при переключении.

—ам преобразователь построен по схеме с плавающей средней точкой. ѕары силовых транзисторов VT4, VT5 и VT6, VT7 включаютс€ в пор€дке очереди с плотностью 0,5. “акой режим выбран с целью уменьшени€ скачков при переключении, и получени€ симметрии в каждый период переключени€. »з вторичной обмотки пр€мые импульсы выпр€мл€ютс€ диодным мостом VD17, VD18, VD19, VD20 и сглаживаетс€ фильтром —1L1, —2—4, —3—5. »з вторичной обмотки “3 также берутс€ дополнительные напр€жени€ питани€ 9¬ и 18¬, которые гальванически разв€заны между собой. —табилизаци€ этих напр€жений проводитс€ стабилитроном VD21 VD22 VD23 VD24.

ћикросхема VD1 включена по типичной схеме включени€. «веном —7, R1 определ€етс€ выходна€ частота. ѕитание выходных каскадов »ћ— проводитс€ через R15. —12, —13 предназначены дл€ фильтрации напр€жени€ питани€ »ћ—. ƒистанционное управление работой преобразовател€ проводитс€ через вывод є 10 DA1.

—табилизатор напр€жени€ 300¬

ƒанный стабилитрон построен по схеме однотактного повышающего преобразовател€. —хема построена на »ћ— UC3842. ѕринцип работы состоит в следующем.

ѕри подаче питани€ на DA4, на ее выход (вывод 6) подаетс€ импульс амплитудой 9¬, который через делитель R18R33 поступает на затвор VT2 и открывает его, когда через транзистор, открытый L2 VT2 R34 протекает ток. »ндуктивность L2 накапливает энергию. ѕри достижении определенного уровн€ сигнала, который снимаетс€ с измерительного резистора R34, на выходе DA1 по€вл€етс€ логический ноль. —ледующий импульс по€витс€ при новом цикле тактового генератора. ќбратна€ св€зь по напр€жению осуществл€етс€ через резисторную цепь R11, R8, R9.

ѕоскольку дл€ образовани€ общей точки с напр€жением сети образован емкостной делитель —2—4, —3—5 то узел на DA4 стабилизирует положительную полуволну выходного напр€жени€, а узел на DA5 Ц отрицательную.

Ёлементы схемы подобраны таким образом, что на выходе получаем 300¬, то есть стабилизаци€ не нужна. ѕо мере уменьшени€ напр€жени€ на аккумул€торе, на выходе преобразовател€ посто€нного напр€жени€ в посто€нную также напр€жение будет уменьшатьс€, а узел стабилизации будет стабилизировать до 300¬. ѕоскольку заземленные выводы DA5 подключены к отрицательному напр€жению, которое нужно стабилизировать, а стабилизацию необходимо осуществить относительно нулевой шины, используетс€ еще дополнительный узел на DA3.

¬ыходной инвертор

¬ыходной инвертор построен на полумостовой схеме. Ќагрузка подключаетс€ к средней точке конденсаторного делител€ C2 C4, C3 C5 и выхода инвертора (коллектор VT13).

 лючевыми элементами каскада €вл€ютс€ силовые транзисторы VT12, VT13. ”правление работой осуществл€етс€ с помощью микроконтроллера.

ƒанный узел обеспечивает достаточно хорошее приближение формы напр€жени€ к синусоидальному. Ёто позволило выполнить два силовых ключа VT12, VT13 на бипол€рных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), которые работают в линейном режиме. »х поочередным открытием руковод€т пр€моугольные импульсы, которые поступают в противофазе от контролера DD1. Ёти импульсы проход€т звень€, которые формируют из них сигнал, подобный по форме к полупериоду синусоиды и подаютс€ на затворы VT12, VT13.

»ндуктивность L4 обеспечивает приглаживание фронтов импульсов на выходе инвертора.

—хема байпаса

—хема байпаса предназначена дл€ быстрого переключени€ нагрузки на работу от сети или на работу от аккумул€торной батареи. ѕереключение осуществл€етс€ посредством реле K1, которым управл€ет микро контролер.  онденсаторы C52, C53 предотвращают возникновение искры и как следствие подгорание контактов реле при переключении.

ƒл€ обеспечени€ лучшей формы исходного напр€жени€ и предотвращению попадани€ электромагнитных помех от ƒЅ∆ в нагрузку служит фильтр C56, L6, C59.

1.4.6. ”зел управлени€

”зел управлени€ работой »Ѕѕ выполнен на микроконтроллере DD1-ATTiny 261. ‘ункциональна€ схема контролера приведена на рис. 1.4.4.

–ис. 1.4.4. ‘ункциональна€ схема ATTiny26.

ƒл€ синхронизации работы »Ѕѕ с сетью используетс€ измерительный трансформатор T4, у которого выходной сигнал выпр€мл€етс€ и подаетс€ на входы ј÷ѕ микроконтроллера. ƒл€ измерени€ тока, который потребл€етс€ нагрузкой, используетс€ трансформатор тока T5. ≈го выходной сигнал выпр€мл€етс€ и подаетс€ на вход ј÷ѕ микроконтроллера. ќбщий алгоритм работы ћ  вписываетс€ в алгоритм работы всего »Ѕѕ.

ѕосле включени€ включател€ SA1 (У¬клФ) на вход DA6 поступает посто€нное напр€жение с аккумул€тора. DA6 формирует на выходе +5¬, которые необходимы дл€ питани€ микроконтроллера.

ћикроконтроллер, после подачи на него питани€, начинает проводить измерение напр€жени€ аккумул€торной батареи, а также включает реле K2, тем самым подсоединив »Ѕѕ к сети. ƒальше ћ  измер€ет напр€жение сети. ≈сли напр€жение сети не в пределах нормы, то ћ  дает команду на переключение на работу от аккумул€тора.  огда же ни напр€жение аккумул€тора, ни напр€жение сети не удовлетвор€ет нормам, то ћ  осуществл€ет полное отключение нагрузки от сети.

ѕри нормальном функционировании от сети ћ  посто€нно следит за сетью и подгон€ет фазу выходного сигнала от инвертора к фазе сигнала сети. Ёто нужно дл€ того, чтобы в случае исчезновени€ напр€жени€ сети, переключение на работу от јЅ прошло с наименьшими потер€ми.

—оответственно при возобновлении напр€жени€ в сети, ћ  сначала делает подгонку фазы выходного сигнала с инвертора к сигналу электросети, и только потом происходит переключение на работу от сети.

ƒл€ предотвращени€ попадани€ помех с »Ѕѕ в сеть предназначен сетевой фильтр C54, C55, C56, L5, C58.

—в€зь микроконтроллера с ѕ  осуществл€етс€ через стандартный интерфейс RS-232 (Com port). »нтерфейс выполнен с оптоизол€цией, что увеличивает электробезопасность при работе с »Ѕѕ.

ƒл€ индикации режимов работы »Ѕѕ используютс€ индикаторы HL1 Ц У—етьФ, HL2 Ц У~220¬Ф, HL3 Ц УјЅ 10.5¬Ф.

1.5. –азработка и расчет отдельных узлов схемы электрической принципиальной.

1.5.1. Ёлектрический расчет схемы зар€дного устройства.

«а базовую схему дл€ зар€дного устройства возьмем схему однотактного обратно-ходового преобразовател€ напр€жени€.

–ис. 1.5.1 ѕринципиальна€ схема зар€дного устройства.

Ёто целесообразно тем, что нужна относительно небольша€ мощность –вых.=100¬т дл€ того, чтобы зар€жать аккумул€торы. “акже эта схема привлекательна€ простотой и дешевизной, сравнительно с такими схемами как полумостова€ или пр€моходна€. ¬оспользуемс€ методикой расчета, представленной в [5].

¬ыходные данные дл€ расчетов “аблица 1.5.1.

ѕараметры ќбозначени€ «начение
ћинимальна€ переменна€ вх. напр€жени€

85¬
ћаксимальна€ переменна€ вх. напр€жение

270¬
„астота сети

50√ц
ћаксимальна вых. мощность

100 ¬т
ћинимальна вых. мощность

1¬т
¬ыходное напр€жение

13,8¬
ѕульсации выходного напр€жени€

0,05¬
Ќапр€жение первичной обмотки

100¬
ѕрогнозируемый  ѕƒ

0,84
ѕульсации вх. посто€нного напр€жени€

10¬
Ќапр€жение питани€ »ћ—

12¬
 оличество оптопар

1

–ассчитаем характеристики входного диодного моста и конденсатора.

ћаксимальна входна€ мощность:

†;

Ќайдем максимальное значение тока, протекающего через диодный мост VD1:

†;

–ассчитаем максимальное значение напр€жени€ на диодном мосте:

†;

Ќайдем параметры входного конденсатора C6:

†;

,

где: VDCminPK минимальное амплитудное значение входного напр€жени€, VDCmin минимальное значение входного напр€жени€ с учетом пульсаций.

Ќайдем врем€ разр€да конденсатора C6 за половину периода:

†;

–ассчитаем мощность, котора€ беретс€ из конденсатора за врем€ разр€да:

†;

Ќайдем минимальное значение емкости C6:

†;

–асчет трансформатора T2

Ќайдем максимальный ток, который протекает через первичную обмотку трансформатора T2:

,

где Dmax=0,5, скважность импульсов на первичной обмотке.

–ассчитаем максимальный ток через демпферный диод VD7:

;

ќпределим начальную индуктивность первичной обмотки при максимальном цикле:

;

¬ыберем тип сердечника трансформатора из каталога продукции фирмы Epcos. ¬ыбираем сердечник E3211619.

ѕараметры сердечника. “аблица 1.5.2.

ѕараметр ќбозначение «начение
»ндуктивность одного витка AL 24,4н√н
ѕлощадь окна AN 108,5мм2
Ўирина сердечника S 0,5мм
ѕлощадь разреза сердечника Ae 83мм2
ƒлина средней линии IN 64,6мм
¬звешивающий коэффициент мощности (при 100к√ц) PV 190м¬т/г
»ндукци€ насыщени€ сердечника Bmax 0,2“...0,3“
ћасса m 30г

Ќайдем количество витков первичной обмотки:

,

ѕринимаем Np равным 24 витка.

ќпределим количество витков вторичной обмотки:

,

где: VFDiode падение напр€жени€ на диоде. ¬озьмем NS=4 витка.

Ќайдем количество витков дополнительной обмотки:

;

ѕринимаем NAUX=4 витка.

–ассчитаем реальную индуктивность первичной обмотки:

;

Ќайдем максимальный ток через первичную обмотку T2:

;

¬ысчитаем максимальную индукцию трансформатора:

, B<Bmax ;

Ќайдем площадь разреза с учетом количества витков обмотки Np:

;

 онструкци€ трансформатора дл€ сердечника E3211619:

»з таблицы данных сердечника E3211619: BWmax=20,1мм Ц максимальное значение ширины обмотки с сердечником; ћ=4мм минимальное рекомендованное значение ширины обмотки с сердечником.

ќпределим эффективное значение ширины обмотки с сердечником:

,

¬ыбираем коэффициент заполнени€ окна трансформатора обмотками:

ѕервична€ Ц 0,5

¬торична€ Ц 0,45

¬спомогательна€ Ц 0,05

 оэффициент заполнени€ меди из таблицы данных сердечника: fCu=0,2.0,4. ¬ыберем fCu=0,3:

–ассчитаем площадь разреза проводника первичной обмотки T1:

;

ѕринимаем диаметр провода дл€ первичной обмотки dP=0.64мм (22 AWG)

–ассчитаем площадь разреза проводника вторичной обмотки T1:

.

ѕринимаем диаметр проводника dS=2 x 0,8 мм (2x20 AWG).

–ассчитаем площадь разреза проводника дополнительной обмотки:

ѕринимаем диаметр проводника dAUX=0,64мм (22 AWG).

–ассчитаем параметры выходного диода VD11.

ќпределим максимальное обратное напр€жение на диоде:

;

ќпределим максимальный импульсный пр€мой ток через диод:

;

ќпределим максимальный импульсный пр€мой ток через диод, с учетом коэффициента заполнени€:

†;

–ассчитаем параметры выходного конденсатора —36.

ћаксимальна€ импульсна€ нестабильность выходного напр€жени€ Vout=0,5¬, при количестве периодов тактовой частоты: ncp=5.

ќпределим максимальный выходной ток:

;

ћинимальна€ емкость конденсатора C36:

;

¬ыбираем конденсатор на 2200мк‘ Ц 25¬.

–асчет демпферной цепи: C23, R26, VD7

Ќайдем напр€жение демпферной цепи:

,

где V(BR)DSS Ц максимально допустимое напр€жение сток-выток транзистора.

ƒл€ расчета демпферного звена необходимо знать индуктивность рассеивани€ (LLK) первичной обмотки, котора€ очень сильно зависит от конструкции трансформатора. ѕоэтому, примем значение индуктивности рассеивани€ на уровне 5% от первичной обмотки.

.

Ќайдем емкость конденсатора C23 демпферной цепи:

.

ѕринимаем —23=470п‘.

Ќайдем сопротивление резистора демпферного звена R26:

.

ѕринимаем R26=1,2 кќм.

–асчет потерь

ќпределим потери на диоде VD1:

;

ќпределим сопротивление первичной обмотки:

;

ќпределим сопротивление вторичной обмотки:

,

где: удельное сопротивление меди P100=0,0172ќм×мм2/м.

ќпределим потери в меди на первичной обмотке:

;

ќпределим потери в меди во вторичной обмотке:

;

Ќайдем суммарные потери в первичной и вторичной обмотках трансформатора:

;

¬ычислим потери на выходном диоде VD11:

;

ѕотери на силовом транзисторе

»з таблицы характеристик транзистора имеем: C0=50п‘ Ц выходна€ емкость сток-исток транзистора; RDSon=1,6ќм (150 —0) Ц выходное сопротивление сток-исток транзистора.

–асчет проведем при входном напр€жении VDCmin=110¬;

Ќайдем потери при включении транзистора:

,

где f=100к√ц Ц рабоча€ частота преобразовател€.

Ќайдем потери при выключении транзистора:

;

ќпределим потери на сопротивлении сток-исток при открытом транзисторе:

;

ѕодсчитаем общие потери на транзисторе:

;

–асчет звена обратной св€зи

»з таблицы выходных данных, минимальное напр€жение стабилизации управл€емого стабилитрона TL431 Ч VREF=2,5¬, а его минимальный ток стабилизации IkAmin=1мј.

»з выходных данных оптопары TLP521 ее падение напр€жени€ на диоде VFD=1,2¬; максимальный пр€мой ток через диод IFmax=10мј;

»з выходных данных микросхемы UC3842 опорное напр€жение VRefint=5,5¬; максимальное напр€жение обратной св€зи VFBmax=4,8¬, а внутреннее сопротивление Ч RFB=3,7кќм.

Ќайдем максимальный входной ток DA2:

;

–ассчитаем минимальный входной ток DA2:

;

—хема цепи обратной св€зи представлена на рис. 1.5.2.

–ис. 1.5.2. —хема цепи обратной св€зи на

управл€емом стабилитроне TL431.

Ќайдем величину сопротивлени€ резистора R56:

,

где R57=4,99кќм, а R58=5кќм Ц рекомендованные значени€ из таблицы характеристик TL431.

ќпределим сопротивление резистора R54:

,;

–ис. 1.5.3. —труктурна€ схема всей цепи обратной св€зи.

–ассчитаем переходные характеристики схемы

¬нутренний коэффициент передачи DA2:

;

¬нутренний коэффициент передачи делител€ цепи обратной св€зи:

;

Ќайдем коэффициент передачи силовой части:

;

,

где ZPWM Ц крутизна характеристики ΔVFB / ΔlD;

 оэффициент передачи выходного фильтра:

,

где RESR Ц емкостное сопротивление конденсатора.

 оэффициент передачи цепи регул€тора:

;

ѕереходные характеристики при минимальной и максимальной нагрузке:

ќпределим выходное сопротивление блока питани€ при максимальной нагрузке:

;

ќпределим выходное сопротивление блока питани€ при минимальной нагрузке:

;

Ќайдем частоту среза при максимальной нагрузке:

,

а также при минимальной нагрузке:

;

 оэффициент передачи цепи обратной св€зи:

, ;

 оэффициент передачи делител€ цепи обратной св€зи:

†;

¬ыходной импеданс промежутка времени ton:

;

;

 оэффициент передачи на граничной частое:

,

где: RL=3,6ќм Ц выходное индуктивное сопротивление, LP=12,6мк√н Ц индуктивность первичной обмотки трансформатора, fg=3000√ц Ц частота на которой проводитс€ расчет, f0=76,18 Ц гранична€ частота при максимальной нагрузке.

;

;

ќбщий коэффициент передачи:

;

ѕоскольку GS(ω)+Gr(ω)=0, то:

;

ќтсюда найдем коэффициент передачи цепи регул€тора:

Gr(ω)=0-(- GS(ω))=17,2дЅ;

 оэффициент передачи регул€тора:

;

;

ќтсюда найдем сопротивление резистора R55:

Ќижн€€ частота передачи цепи обратной св€зи при C37=0:

;

Ќайдем емкость конденсатора C37:

;

1.5.2. Ёлектрический расчет схемы импульсного стабилизатора.

»мпульсный стабилизатор напр€жени€ построим по однотактной повышающей схеме без гальванической разв€зки - rising transducer.

—хему управлени€ построим на контролере UC3842. ≈го внутренн€€ структура показана на рис.4.1.

UC3842 Ч интегральна€ схема, котора€ предназначена дл€ управлени€ и контрол€ работы импульсных стабилизаторов напр€жени€, построенных по разнообразным однотактным схемам: с гальванической разв€зкой Ч однотактной обратно-ходовой и пр€моходной схемах, без гальванической разв€зки Ч снижающего, повышающего и инвертирующего преобразователей. ћикроконтроллер может непосредственно руководить работой силового ключа, контролировать выходное напр€жение (стабилизировать его при изменении входного напр€жени€.)

–ис. 1.5.4. - —труктура контролера UC3842.

ƒанна€ микросхема имеет следующие возможности:

блокировка работы при перенапр€жении;

запуск работы при малых уровн€х мощности;

помехоустойчивый усилитель ошибки;

защита от перенапр€жени€ на выходе;

переходный способ функционировани€;

схема измерени€ тока и напр€жени€;

внутренний генератор.

ќрганизаци€ питани€ микроконтроллера

ѕрецензионна€ ширина запрещенной границы напр€жени€ и тока построена на базе контролера, предназначена, чтобы обеспечить добротную регул€цию.  омпаратор перенапр€жени€ с гистерезисом и очень низким током питани€ позвол€ет минимизировать схему запуска и питани€ (рис.4.2а). ѕитание »ћ— беретс€ из вторичной обмотки трансформатора “3 и стабилизируетс€ стабилитроном до уровн€ 12¬ (рис.4.2б).

а) внутренний компаратор по питанию.

б) схема подключени€ по питанию.

–ис. 1.5.5. —хема организации питани€ ≤ћ— UC3842.

“актовый генератор

“актовый генератор UC3842 (рис. 4.3) рассчитан на работу в частотном диапазоне от 10к√ц до 1ћгц. ¬ нашем случае он будет работать на частоте 100к√ц, так как это оптимальна€ частота дл€ работы всего преобразовател€.

–ис. 1.5.6. “актовый генератор, форма напр€жени€ и рабочий цикл.

–ассчитаем значени€ Rt та Ct:

†(4.1.2)

†(4.1.2)

где: f=100к√ц, - заданна€ рабоча€ частота.

Ct = 0.01мк‘, - рекомендованное значение емкость, выбираетс€ в пределах 0.001Е0.1 мк‘.

”силитель ошибки и блок датчика перенапр€жени€.

¬ход усилител€ ошибки, через отношение двух внешних резисторов, св€занных с выходной шиной, что позвол€ет за счет обратной св€зи повышать выходное посто€нное напр€жение, тем самым осуществл€ть регул€цию напр€жени€.

”стройство обеспечено эффективной защитой от перенапр€жени€, реализовано на том же выводе что и регул€тор напр€жени€ посто€нного тока.

 огда увеличитс€ выходное напр€жение, соответственно и увеличитс€ напр€жение на выводе 2 IMC. –азностное значение тока протекает через конденсатор. ¬еличина тока определ€етс€ внутри микроконтроллера и сравниваетс€ с эталонным значением 40 мкј. ≈сли это значение будет превышено, соответственно это отобразитс€ на управлении работой силового ключа Ч длительность импульсов открытого состо€ни€ ключа становитс€ меньшей, что приводит к снижению выходного напр€жени€.

–ис. 1.5.7. ”силитель ошибки.

 омпаратор тока струму и триггер, который управл€ет модул€цией переключений

–ис. 1.5.8. —хема компаратора тока.

 омпаратор тока посто€нно следит за напр€жением на резисторе Rs и сравнивает его с опорным напр€жением (1¬) на другом входе компаратора.

;

;

¬ыходной буфер ≤ћ— UC3842.

—хема управлени€ €вл€ет собой собою выходной буферный каскад, выходной ток этого каскада Ч ±1ј. Ётот каскад может управл€ть работой силового ключа на большой частоте.

–ис. 1.5.9. ¬ыходной буфер UC3842

–асчет элементов импульсного стабилизатора.

ѕоскольку импульсный стабилизатор состоит из двух одинаковых полуплеч (стабилизатор положительного напр€жени€ и стабилизатор отрицательного напр€жени€), целесообразно будет посчитать только один из них, и рассчитанные значени€ элементов перенести на другой. ƒл€ расчета выберем стабилизатор положительного напр€жени€.

»сходные данные дл€ электрического расчета:

- ¬ходное напр€жение Uвх = 65...150 ¬;

- ¬ыходное напр€жение Uвых = 150 ¬;

- »зменение выходного напр€жени€ DU = 5¬;

- ¬ыходна€ мощность –вых = 300 ¬т;

- „астота переключени€ силового ключа fs = 100 к√ц.

—хема корректора мощности приведена на рис.4.8.

–ис. 1.5.10. —хема импульсного стабилизатора

–асчет емкости входного конденсатора

ќпределим минимальную емкость входного конденсатора —2:

—in LF ³ –0 /(2ЈpЈf ЈV0Јη) (4.10)

где Ц f Ц частота переключени€ силового ключа (100 к√ц)

Ц V0 Ц выходного напр€жение (150 ¬)

Ц η=0.9 Ц прогнозированный  ѕƒ преобразовател€

Ц –0 Ц выходна€ мощность Ц 300 ¬т

—in LF = 300 / (2Ј3,14Ј25000Ј0.9Ј150) =82.7 мк‘

¬ыбираем к качестве входного конденсатора конденсатор емкостью 330мк‘ и рабочим напр€жением 400¬.

–асчет емкости входного высокочастотного конденсатора

¬ходной высокочастотный конденсатор фильтра (C4) должен уменьшить шумы, которые возникают при высокочастотных переключени€х силового ключа, что в свою очередь вызывает импульсы тока в индуктивности.

Cin HF = Irms /(2ЈpЈfЈrЈVin min) (4.7)

где Ц f Ц частота переключени€ (100 к√ц);

Ц ≤rms Ц входной высокочастотный ток;

Ц Vin min Ц минимальное входное напр€жение (65 ¬);

Ц r Ц коэффициент высокочастотных пульсаций входного напр€жени€, который находитс€ между 3 ≥ 9 %. ѕринимаем r = 7%.

≤rms = –out / Uin min; (4.8)

≤rms = 300 / 65 = 4,64 ј;

—in = 4,64/(2×3,14×100000×7×65) = 0.0065 мк‘.

¬ыбираем в качестве входного высокочастотного конденсатора конденсатор емкостью 0.01мк‘ и рабочим напр€жением 400¬.

¬ыходной конденсатор

ќпределим значение емкости выходного конденсатора:

—0 ³ –0 /(4ЈpЈV0 ЈDV0) (4.10)

где ЦDV0 Ц изменение выходного напр€жени€ (5 ¬)

Цf Ц частота переключени€ силового ключа ( 100 к√ц)

ЦV0 Ц выходное напр€жение (150 ¬)

Ц–0 Ц выходна€ мощность Ц 300 ¬т

—0 = 300 / 4Ј3,14Ј100000Ј5Ј150 =63.7 мк‘

¬ыбираем в качестве выходного Ч конденсатор емкостью 220мк‘ и рабочим напр€жением 400¬.

–асчет катушки индуктивности

«начение индуктивности катушки рассчитываетс€ исход€ их необходимой мощности, котора€ протекает через последнюю, и значени€ тока пульсаций.

†(4.11)

†(4.12)

где - s - длительность цикла открыти€/закрыти€ силового ключа;

- ≤Lpk - пиковый токи катушки индуктивности;

- f - частота переключени€ силового ключа;

- V0 Ц выходное напр€жение.

ƒлительность цикла ми можем определить по формуле:

†(4.13)

«начение пикового тока, которое протекает через индуктивность можем определить по формуле:

†(4.14)

где - Vin min Ц минимальное значение входного напр€жени€ (65¬),

—ледовательно, значение s равн€етс€

s = (150 Ц 1,41Ј65)/150 = 0,389 сек

«начение пикового тока:

≤Lpk = (2×1,41×300) / 65 = 13 ј

“огда значение индуктивности, котора€ необходима дл€ работы преобразовател€ напр€жени€:

L = (2Ј300Ј0,389)/(132Ј100000) = 15 мк√н.

–асчет силового ключа.

¬ыбор управл€ющего ключа предопредел€етс€ максимальным током коллектора, рабочим напр€жением и предельной частотой переключени€.

“ак как у нас максимальный ток, который будет протекать через транзистор составл€ет 13 ј, рабочее напр€жение до 200 ¬, а частота переключений составл€ет 100 к√ц, в качестве силового ключа выбираем полевой транзистор  1531.

≈го параметры следующие:

- ћаксимальное напр€жение Uсе Ц 400 ¬;

- ѕосто€нный ток коллектора при “ = 1000— Iс Ц 27 ј;

- ѕадение напр€жени€ в открытом состо€нии Uсе Ц 1,65 ¬;

- ћаксимальна частота переключений Ц 160 к√ц.

–ассчитаем, кака€ же мощность будет рассеватьс€ на транзисторе.

‘ормула расчета потерь следующа€:

– = Iс2ЈRсе (4.15)

Rсе Ц падение напр€жени€ транзистора в открытом состо€нии (0.14 ќм)

Iс Ц ток, который протекает через транзистор (13ј Ц из расчета максимального пульсирующего тока в катушке индуктивности).

—ледовательно, потери транзистора в открытом состо€нии составл€ют

–IGBT = 13Ј0.14 = 23.6 ¬т.

–асчет выходных диодов.

ћаксимальное значение среднего тока, исход€ из значени€ мощности, котора€ должна передаватьс€ в нагрузку Ц 300 ¬т.

ћожно рассчитать:

≤ = P/U

≤ = 300/150 = 2A

ƒиоды выбираем из следующих условий, которые гарантируют надежную работу

≤Dm ≥ 1,2≤макс

UDm ≥ 1,2Uмакс

—ледовательно, исход€ из этих расчетов, выбираем в качестве выходных диодов, диод типа MUR860. ѕараметры диода следующие:

ћаксимальное обратное напр€жение Ц 500 ¬;

ћаксимальный рабочий ток Ц 8 ј;

ћаксимальна€ допустима€ температура диода Ц 150 0—.

1.5.3. Ёлектрический расчет входного и выходного фильтра.

ѕрирода и источники электрического шума.

Ѕорьба с генерацией и излучением высокочастотного шума Ц один из загадочных Учерных €щиковФ в проектировании импульсных источников питани€ и конечного издели€.

Ўум создаетс€ везде, где имеют место быстрые переходы в сигналах напр€жени€ или тока. ћного сигналов, особенно в импульсных преобразовател€х напр€жени€, €вл€ютс€ периодическими, то есть, сигнал, который содержит импульсы с ¬„ фронтами, повтор€етс€ с предполагаемой частотой следовани€ импульсов (pulse repetition frequency, PRF). ƒл€ импульсов пр€моугольной формы значени€ этого периода определ€ет основную частоту самой волны. ѕреобразование ‘урье волны пр€моугольной формы создает множество гармоник этой основной частоты двойного значени€ времени переднего или заднего фронта импульсов. Ёто типично в мегагерцовом диапазоне, и гармоники могут достичь очень высоких частот.

¬ импульсных преобразовател€х напр€жени€ с Ў»ћ ширина импульсов посто€нно мен€етс€ в ответ на выходную нагрузку и входное напр€жение. ¬ результате получаем почти распределение энергии белого шума с отдельными пиками и уменьшением амплитуды с повышением частоты.

 ондуктивный шум (то есть, шумовые токи, которые выход€т из корпуса прибора через линии питани€ ) может по€вл€тьс€ в двух формах: синфазных помех (common-mode) и помех при дифференциальном включении (differential-mode). —инфазные помехи Ц это шум, который выходит из корпуса только по лини€м электропитани€, а не заземлени€. ѕомехи, при дифференциальном включении Ц это шум между линией и одним из выводов питани€. Ўумовые токи фактически вытекают через вывод заземлени€.

“иповые источники шума.

—уществует несколько основных источников шума внутри импульсного преобразовател€ напр€жени€ с Ў»ћ, что и создает большую часть излучаемого и кондуктивного шума.

»сточники шума €вл€ютс€ частью шумовых контуров, которые представл€ют собой соединение на печатной плате между потребител€ми ¬„ тока и источниками тока. √лавным источником шума €вл€етс€ входна€ схема питани€, котора€ содержит ключ, первичную обмотку трансформатора и конденсатор входного фильтра.  онденсатор входного фильтра обеспечивает трапецеидальные сигналы тока, необходимые дл€ преобразовани€ напр€жени€, поскольку входна€ лини€ всегда хорошо фильтруетс€ с полосой пропускани€, кака€ намного ниже рабочей частоты преобразовател€ напр€жени€.  онденсатор входного фильтра и ключ должен размещатьс€ близко возле трансформатора, чтобы минимизировать длину соединений.  роме этого, поскольку электролитические конденсаторы имеют плохие ¬„ характеристики, параллельно им должен быть включенный керамический или пленочный резистор.

„ем хуже характеристики конденсатора входного фильтра, тем больше блок из силовой линии будет забирать энергию ¬„ тока, что приведет к возникновению кондуктивных синфазных электромагнитных помех.

¬торым основным источником шума €вл€етс€ контур, который состоит из выходных диодов, конденсатора выходного фильтра и вторичных обмоток трансформатора. ћежду этими компонентами протекают трапецеидальной формы токи большой амплитуды.  онденсатор выходного фильтра и выпр€митель необходимо размещать как можно ближе к трансформатору; дл€ минимализации излучаемого тока. Ётот источник также создает синфазные кондуктивные помехи, главным образом, на выходных каскадах источника питани€.

‘ильтры кондуктивных электромагнитных помех.

—уществует два типа входных силовых шин. —иловые шины посто€нного тока Ц это однопроводные силовые соединени€, второе плечо питани€ которых формирует заземление. ƒругим типом входного соединени€ €вл€етс€ двух или трехпроводна€ система питани€ от сети переменного тока. ѕроектирование фильтра электромагнитных (далее Ёћ) помех дл€ систем посто€нного тока осуществл€етс€ в основном в виде простого LC-фильтра. ¬се помехи между одним силовым проводом и соединением через УземлюФ называютс€ синфазными. ‘ильтр посто€нного тока, значительно более сложный, поскольку учитывает паразитарные характеристики компонентов.

¬ходной фильтр кондуктивных Ёћ помех предназначен дл€ удержани€ ¬„ кондуктивного шума в середине корпуса. ‘ильтраци€ линий входа/выхода также важна дл€ защиты от шума внутренних схем (например микропроцессоров, ј÷ѕ, ÷јѕ).

ѕроектирование фильтра синфазных помех.

‘ильтр синфазных помех фильтрует шум, который создаетс€ между двум€ лини€ми питани€ (H1 и H2). —хема такого фильтра приведена ниже на рис.1.5.11.

–ис. 1.5.11. ‘ильтр синфазных помех.

¬ фильтре синфазных помех обмотки катушки индуктивности наход€тс€ в фазе, но переменный ток, который протекает через эти обмотки Ц в противофазе. ¬ итоге, дл€ тех сигналов, которые совпадают или противоположны по фазе на двух лини€х электропитани€, синфазный поток внутри сердечника уравновешиваетс€.

ѕроблема проектировани€ фильтра синфазных помех заключаетс€ в том, что при высоких частотах (когда собственно и нужна€ фильтраци€) идеальные характеристики компонентов искажаютс€ через паразитарные элементы. ќсновным паразитарным элементом €вл€етс€ межвиткова€ емкость самого дроссел€. Ёто небольша€ емкость, котора€ существует между всеми обмотками, где разница напр€жений (¬/виток) между витками ведет себ€ подобно конденсатору. Ётот конденсатор при высокой частоте действует как шунт вокруг обмотки и позвол€ет ¬„ переменному току протекать в обход обмоток. „астота, при которой это €вление €вл€етс€ проблемой, выше частоты авторезонанса обмотки.

ћежду индуктивностью самой обмотки и этой распределенной межвитковою емкостью формируетс€ колебательный контур. ¬ыше точки авто резонанса вли€ние емкости становитс€ большим от вли€ни€ индуктивности, что снижает уровень затухани€ при высоких частотах.

„астотна€ характеристика фильтра изображена на рис. 1.5.12.

–ис. 1.5.12. „астотна€ характеристика фильтра.

Ётот эффект можно уменьшить, использовав Cx большей емкости. „астота авторезонанса €вл€етс€ той точкой, в которой про€вл€етс€ возможность наибольшего затухани€ дл€ фильтра. “аким образом, путем выбора метода намотки обмоток индуктивности, можно разместить эту точку поверх частоты, котора€ нужна дл€ наилучшей фильтрации.

„тобы начать процесс проектировани€ необходимо измерить спектр не фильтрованного кондуктивного шума или прин€ть по отношению к нему некоторые предположени€. Ёто необходимо дл€ того, чтобы знать, каким должно быть затухание и на каких частотах.

ѕримем, что нам необходимо 24дЅ затухани€ на частоте переключени€ преобразовател€ напр€жени€.

ќпределим частоту среза характеристики фильтра:

,

де Gζ Ц затухани€;

,

где: fc Ц желаема€ частота среза характеристики фильтра, fsw- рабоча€ частота преобразовател€ напр€жени€. ¬ нашем случае fsw=100к√ц, затухание Gζ= -24дЅ.

¬ыбор коэффициента затухани€

ћинимальный коэффициент затухани€ (ζ) не должен быть менее 0,707. ћеньшее значение приведет к УрезонансуФ и не даст меньшее 3дЅ затухани€ на частоте среза характеристики.

–асчет начальных значений компонентов

,

где: ζ Ц коэффициент затухани€, ζ=0,707, RL =50ќм - импеданс линии,

;

ѕринимаем —≈0,1мк‘ 400¬.

ѕринимаем —х=0,22мк‘400¬. ƒанные конденсаторы размещены между лини€ми электропитани€ и должны выдерживать напр€жение 250 ¬ и скачки напр€жени€.

¬еличину —у Ц конденсаторов, которые размещены между каждой фазой и УземлейФ, и должны выдерживать высокие напр€жени€ ≈2500 ¬ выбирают на несколько пор€дков меньше —у чем —х. Ёто св€зано с тем, что наибольша€ емкость конденсатора, доступна€ при номинальном напр€жении 4 к¬, составл€ет 0,01 мк‘. ѕринимаем —у=2,2 н‘.

ѕоскольку суммарна€ емкость выбранных конденсаторов больше рассчитанной, то можно допустить, что фильтр будет обеспечивать минимум Ч 60 дЅ затухани€ при частотах в диапазоне от 500 к√ц до 10 ћгц.

–асчетна€ схема фильтра подходит как дл€ входной, так и дл€ выходной цепи:

–ис. 1.5.13. ¬ходной фильтр электромагнитных помех.

L5=L=450 мк√н

—55=—58=—х=0,22 мк‘400 ¬

—54=—56=—у=3,3 н‘3 к¬.

–ис.1.5.14. ¬ыходной фильтр электромагнитных помех.

L6=L=450 мк√н

—54=—56=—у=3,3 н‘3 к¬.

—57=—59=—х=0,22 мк‘400 ¬

1.6. ќбоснование выбора элементов схемы

»сточник бесперебойного питани€ должен обеспечивать круглосуточную работу любого устройства, которое подключено к нему, с сохранением выходных параметров, поэтому к нему выдвигаютс€ жесткие требовани€, как к конструкции, так и к выбору элементов схемы.

”словно элементы схемы можно разделить на элементы общего применени€ и специальные.

Ёлементы общего применени€ €вл€ютс€ издели€ми массового производства, поэтому они достаточно широко стандартизированы. —тандартами и нормами установлены технико-экономические и качественные показатели, параметры и размеры элементов. “акие элементы называют типовыми. ¬ыбор типовых элементов проводитс€ по параметрам и характеристикам, которые описывают их свойства, как при нормальных услови€х эксплуатации, так и при разных вли€ни€х (климатических, механических и др.).

ќсновными электрическими параметрами €вл€етс€: номинальное значение величины, характерной дл€ данного элемента (сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, индуктивность катушек и т. д.) и границы допустимых отклонений; параметры, которые характеризуют электрическую прочность и способность долгосрочно выдерживать электрическую нагрузку; параметры, которые характеризуют потери, стабильность и надежность.

ќсновными требовани€ми, которыми нужно руководствоватьс€ при проектировании радиоэлектронной аппаратуры, €вл€ютс€ требовани€ по наименьшей стоимости издели€, его высокой надежности и минимальным малогабаритным показател€м.  роме того, при проектировании важно увеличивать коэффициент повтор€емости электрорадиоэлементов. »сход€ из перечисленных выше критериев сделаем выбор элементной базы проектируемого устройства.

1.6.1. ¬ыбор резисторов.

ѕри выборе резисторов, прежде всего, обращаем внимание на их габариты, стоимость и надежность, котора€ обусловлена наработкой на отказ. »сход€ из того, что современные интегральные технологии далеко продвинулись вперед, по сравнению с прошлыми годами, мы имеем резисторы, которые характеризуютс€: высокой надежностью и низкой себестоимостью, компактными размерами и большой разновидностью.

—равним несколько типов резисторов.

“олстопленочные резисторы с допуском ±5%.

“ехнические параметры. “аблица 1.6.1

ѕараметры «начени€
“ип RC01 RC11 RC21 RC31 RC41
“ипоразмер корпуса 1206 0805 0603 0402 0201
ƒиапазон номиналов сопротивлени€ 1 ќм Е1 ћќм

10 ќмЕ

1 ћќм

ƒопуск ±5%
ћаксимальна€ мощность 0.25 ¬т 0.125¬т 0.1 ¬т 0.063 ¬т 0.005 ¬т
ћаксимальное рабочее напр€жение 200 ¬ 150 ¬ 50 ¬ 15¬
ƒиапазон рабочих температур -55 Е +155 º—

“олстопленочные резисторы с допуском ±1%.

“ехнические параметры. “аблица 1.6.2

ѕараметры «начени€
“ип RC02H RC02G RC12H RC12G RC22H
“ипоразмер корпуса 1206 1206 0805 0805 0603
ƒиапазон номиналов сопротивлений 1 ќм Е1 ћом

10 ќмЕ

1 ћќм

ƒопуск ±1%
ћаксимальна€ мощность 0.25 ¬т 0.25¬т 0.125Bт 0.125 ¬т 0.1 ¬т
ћаксимальное рабочее напр€жение 200 ¬ 150 ¬ 50 ¬
ƒиапазон рабочих температур -55 Е +155 º—

“ипоразмеры SMD резисторов. “аблица 1.6.3

“ипоразмер корпуса L (мм) W (мм) T (мм) ћасса (г)
0201 0.6 0.3 0.3 0.02
0402 1.0 0.5 0.35 0.06
0603 1.6 0.8 0.45 0.2
0805 2.0 1.25 0.55 0.55
1206 3.2 1.6 0.55 1.0

»сход€ из таб.1.6.1. и таб.1.6.3. в качестве сопротивлений выбираем толстопленочные резисторы RC01 и RC02H с типоразмером корпуса 1206 (рис.1.6.1).

ћощные SMD резисторы. “ехнические характеристики. “аблица 1.6.4

ѕараметры «начение
“ип XC0204 RWN5020 RWP5020
“ипоразмер корпуса SMD MELF SMD POW SMD POW
ƒиапазон номиналов сопротивлений 0.22ќмЕ10ћќм 0.003ќмЕ1ћќм 1ќмЕ0.1ћќм
ƒопуск 0.1%...5% 1;2;5% 1;5%
ћаксимальна€ мощность 1 ¬т 1.6¬т 1.6Bт
ћаксимальное рабочее напр€жение 300 ¬
ƒиапазон рабочих температур -55 Е +155º—

»сход€ из таб.1.6.4. в качестве мощных сопротивлений выбираем резисторы RWN5020 с типоразмером корпуса SMD POW (рис.6.2.б).

ј = 1.5 мм.

¬ = 1.2 мм.

— = 4.7 мм.

–ис.1.6.1. –екомендованное расположение резисторов при пайке: RC01, RC02H типоразмера 1206.

а)

б)

–ис.1.6.2. “ипоразмеры корпусов резисторов:

а) SMD MELF ; б) SMD POW

¬ качестве подстроечных сопротивлений выбираем резисторы PVZ3A фирмы Murata черт. 1.6.3.

ѕодстроечные сопротивлени€ PVZ3A.

“ехнические параметры. “аблица 1.6.5

‘ункциональна€ характеристика Ћинейна€
Ќоминальна€ мощность 0.1¬т при 50∞—
ћаксимальное рабочее напр€жение 50V
–абочий диапазон температур -25∞CЕ85∞C
ƒопустимое отклонение номинального значени€ сопротивлени€ ±30%
”гол поворота 230∞± 10∞
ƒиапазон номинальных сопротивлений 100ќмЕ2ћќм
“емпературный коэффициент сопротивлени€ (“ ќ) 500ppm/∞C
”силие поворота 20-200 г./см

–ис.1.6.3. “ипоразмер подстроечных резисторов PVZ3A.

1.6.2 ¬ыбор конденсаторов.

ѕри выборе конденсаторов, учитыва€ услови€ эксплуатации издели€, а также электрические параметры, будем руководствоватьс€ тем, что дл€ конденсаторов выдвигаютс€ следующие требовани€:

- наименьша€ масса;

- наименьшие размеры;

- относительна€ дешевизна;

- высока€ стабильность;

- высока€ надежность;

¬озьмем дл€ рассмотрени€ несколько типов конденсаторов, и сделаем сравнение относительно класса диэлектрика в виде таблицы.

SMD конденсаторы. “ехнические параметры. “аблица 1.6.6

 ласс диэлектрика  ласс 1  ласс 2
“ипоразмер корпусу 0402Е1210 0402Е2220
Ќоминальное напр€жение Uн 50¬; 200¬;500¬;1к¬;3к¬ 25¬; 50 ¬; 100¬; 200¬; 500¬;1к¬;2к¬;3к¬
ƒиапазон емкостей 1 п‘Е10 н‘;1н‘Е10мк‘ 1 п‘Е1 н‘; 1н‘Е10мк‘

ƒопуск емкостей

(в % или п‘)

ѕри —н<10 п‘:

±0.1 п‘

±0.25 п‘

±0.5 п‘

ѕри —н≥10 п‘:

±1 %

±2 %

±5 %

±10 %

±5 %

±10 %

±20 %

ћаксимально относительна€ девиаци€ емкости Δ—/— - ±15 %
ƒиапазон рабочих температур -55Е+125º— -55Е+125º—
ћаксимальное значение тангенса угла потерь tg δ <1.10-3

<25.10-3

<35.10-3 (16¬)

—опротивление изол€ции при 25 º— > 105 ћќм > 105 ћќм
при 125 º— - > 104 ћќм

ѕосто€нна€ времени

при 25 º—

> 1000 с > 1000 с
при 125 º— > 100 с > 100 с

“ипоразмер SMD конденсаторов. “аблица 1.6.6

–азмер

мм

0402

1005

06032

1608

0805

2012

1206

3216

1210

3225

l 1.5±0.1 1.6±0.15 2.0±.02 3.2±0.2 3.2±0.3
b 0.5±0.05 0.8±0.1 1.25±0.15 1.6±0.15 2.5±0.3
s 0.5±0.05 0.8±0.1 1.35max 1.3max 1.7max
k 0.1-0.4 0.1-0.4 0.13-0.75 0.25-0.75 0.25-0.75

»сход€ из таб.1.6.6., в качестве SMD конденсаторов выбираем конденсаторы с диэлектриком 1-го класса, типоразмером корпуса 1206 (рис.1.6.4.).

ј = 1.5 мм.

¬ = 1.2 мм.

— = 4.7 мм.

–екомендованное расположение

при пайке SMD конденсаторов типорозмера 1206.

¬ыбираем электролитические конденсаторы фирмы Hitano, дл€ обычного монтажа серии ECR.

—ери€ ECR:

диапазон напр€жений 6.3Е100¬ 160Е460¬
диапазон емкостей 0.47Е10000мк‘ 0.47Е220мк‘
температурный диапазон -40Е+85∞— -25Е+85∞—
ток потерь <0.01CU <0.03CU
разброс емкостей ±20% при 20∞—, 120√ц

ƒиэлектрические потери (tgs), не больше

U,B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
tgs(D4-6.3) 0.16 0.14 0.12 0.1 0.1 0.08 0.18 0.2 0.2

—табильность при низких температурах (отношение импедансов на частоте 120√ц).

U,B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
Z(-25∞C)/ Z(+20∞C) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Z(-40∞C)/ Z(+20∞C) 4 4 3 3 3 3

“ипоразмеры электролитических конденсаторов. “аблица 1.6.8

мк‘/B 16 25 35 50 63 100 200 350 400
1 5´11 5´11 5´11 5´11 6´11 6´11
2.2 5´11 5´11 5´11 6´11 6´11 8´12
4.7 5´11 5´11 5´11 8´12 8´12 10´13
10 5´11 5´11 5´11 5´11 5´11 6´11 10´16 10´13 10´13
22 5´11 5´11 5´11 5´11 6´11 6´11 10´21 10´13 10´16
33 5´11 5´11 5´11 6´11 6´11 8´12 13´21 10´21 10´21
47 5´11 5´11 5´11 6´11 6´11 10´13 13´21 13´21 13´26
100 5´11 6´11 6´11 8´12 10´13 10´21 16´26 16´32 16´32
220 6´11 8´12 8´14 10´13 10´16 13´26 18´36 18´41
330 8´12 8´14 10´13 10´17 10´20 13´26
470 8´12 8´14 10´16 13´21 13´26 16´26
1000 10´16 10´21 13´21 13´26 16´25 18´41
2200 13´21 13´21 16´26 16´36 18´36
3300 13´26 16´26 16´32 18´36 22´41
4700 16´26 16´32 18´36 22´41 25´41

–ис.1.6.5. √абаритные размеры электролитических конденсаторов.

D 5 6 8 10 13 16 18 22 25
P 2.0 2.5 3.5 5.0 5/0 7.5 7.5 10 12.5
d 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0

1.6.3 ¬ыбор индуктивности и трансформаторов

¬ыбираем издели€ фирмы Epcos.

¬ качестве дросселей, дл€ фильтров по питанию, из таблицы выберем дроссели типа DB36-10-47, DST4-10-22, FMER-K26-09.

 атушки индуктивности. “ехнические параметры. “аблица 1.6.9

“ип

индуктивность

мк√н

Q

“ест. частота

√ц

сопротивление

ќм

“ок тип.

ј

“ок нас.

ј

L Q
DB36-10-47 150±20% 46 100  2.520ћ 0.02 12.80 14.20
DST4-10-22 47±20% 42 100  2.520ћ 0.01 12.20 15.50
FMER-K26-09 60±20% 56 100  2.520ћ 0.12 8.2 10.4

¬ыбираем тип трансформаторов TS40-15-2, KERBIP-2-K20, TS300-12-K28, TS12-300-K32 диапазон рабочих температур -40Е+45о—.

1.6.4 ¬ыбор активных элементов

¬ыбираем транзисторы фирмы STMicroelectronics табл.1.6.10.

“ехнические параметры транзисторов. “аблица 1.6.10

ѕараметры  1531 GT15Q101 BC556 IRFP150 IRFD123 2N2907  792
Ќапр€жение коллектор-база 500B 1200¬ 80¬ 100¬ 80¬ -60¬ 900¬
(сток-затвор) 500B 1200¬ 65¬ 100¬ 80¬ -40¬ 900¬
Ќапр€жение коллектор-эмиттер (сток-исток) ±30B ±20¬ ±20B ±20B -5¬ ±20B
Ќапр€жение 15A 15ј 100мј 43A 1.1ј -600мј 3A
база-эмиттер 60A 30ј 200мј 170A 4.4ј -1.2ј 5A
(затвор-исток) 2мј 20мј
“ок коллектора 150Bт 150¬т 0.5¬т 193¬т 1.5¬т 200м¬т 100¬т
(сток) 1480п‘ 1800п‘ 10п‘ 1750п‘ 450п‘ 30п‘ 800п‘
»мпульсный ток коллектора 400п‘ 3п‘ 420п‘ 200п‘ 8п‘ 250п‘
(сток) 150∞C 150∞— 150∞— 175∞— 150∞— 150∞— 150 ∞—

¬ыбираем диоды фирм Fairchild и International Rectifier.

“ехнические параметры диодов. “аблица 1.6.11

ѕараметры U обр. ¬ ≤ макс., ј ≤ обр, мј F макс., к√ц
PSOF107 300 0.3 0.005 40
1N4937 600 1.5 2 150
LL4148 100 0.2 0.005 300
LL414P 60 0.5 0.01 300
MUR860 600 10 20 200
MUR31 800 8 2 10
RUR30100 1000 30 1 300

¬ыбираем микросхемы фирм Unitrode, National Semiconductor, Intersil, STMicroelectronics.

¬ качестве контролеров питани€ выбираем UC3842 фирмы Unitrode, SG3525 фирмы STMicroelectronics.

¬ качестве микросхемы стабилизатора напр€жени€ выбираем »ћ— фирмы STMicroelectronics.

“ехнические параметры микросхемы

интегрального стабилизатора. “аблица 1.6.13

“ип ¬ходное напр€жение, ¬ Ќапр€жение стабилизации, ¬ ¬ыходной ток, ј “емпература, ∞—
78M05ST +30 +5 1.2 -55Е+125

1.7. –асчет печатной платы.

1.7.1. –асчет площади печатной платы.

ќпредел€ем стандартные размеры элементов, которые примен€ютс€, и возводим данные в таблицу. 1.7.1.

–азмеры элементов и их суммарна€ позици€. “аблица. 1.7.1.

Ќазвание групп компонентов  оличество N, шт.

ƒлинна

L, мм

Ўирина

¬, мм

ƒиаметр

D, мм

ѕлощадь

S=L*¬, мм2

ѕлощадь N элем.

S*N,мм2

ƒиаметр

выводов

d, мм

–езисторы

посто€нные 0.25...0.5¬т

119 4.7 1.5 7.05 838.95

–езисторы

посто€нные 1...2¬т

10 12 5 60 600 0.85
–езисторы переменные 3 3.1 3.6 11.16 33.48
 онденсаторы керамические 37 4.7 1.5 7.05 260.85
 онденсаторы электролитические 14 16 200.96 2813
8 20 314 2512
“ранзисторы 17 25 40 1000 17000 1.0
ƒиоды малой мощности 8 4.7 1.5 7.05 56.4 0.6
ƒиоды большой мощности 16 15 20 300 4800 1.2
—табилитроны 5 4.7 2 9.4 47
IMC SMD 6 14 12 168 1008
IMC DIP 5 10 8 80 400 1.0
ƒроссели 6 42 22 924 5544 1.2
“рансформаторы сигнальные 3 15 176 530 1.0
“рансформаторы питани€ 2 70 60 4200 8400 1.2
¬ставка плавка€ 4 30 10 300 1200 1.2
–еле 2 50 20 1000 2000 1.0
–азъемы 6 20 10 200 1200 0.85

»з таблицы. 1.7.1. получили суммарную плоскость S—”ћ=49233мм2, тогда определ€ем устанавливаемую площадь всех элементов на плате, если  ”—“=1,2

ќпредел€ем плоскость печатной платы, котора€ необходима дл€ установки элементов с учетом рассто€ни€ между элементами и выводами, а также дл€ обеспечени€ нормальных тепловых режимов работы, по формуле, если коэффициент использовани€ равен:  »—ѕ=0,9, тогда

ќпредел€ем площадь, котора€ необходима дл€ размещени€ элементов креплени€, которые креп€т плату. ѕринимаем, что плата крепитс€ шестью винтами ћ3, если под один болт отводитс€ плоскость SЅ=100(мм2).

ќпредел€ем общую площадь платы:

»сход€ из полученной площади выбираем ширину платы L=300(мм), тогда длинна:

ѕринимаем ¬=216(мм).

1.7.2. –асчет параметров металлизированных отверстий.

»сход€ из диаметров элементов, которые устанавливаютс€ на плату, определим диаметр металлизированных отверстий, если толщина металлизированного покрыти€ при металлизации гальваническим методом:

mпок=0,05(мм).

» зазор между выводом и стенкой металлизированного покрыти€ беретс€:

 =0,2(мм).

Ёлементы, которые устанавливаютс€, имеют шесть диаметров выводов:

d1=0,5 (мм)

d2=0,6 (мм)

d3=0,8 (мм)

d4=0,85 (мм)

d5=1(мм)

d6=1,2 (мм),

тогда:

ќпредел€ем параметры контактных площадок вокруг металлизированного отверсти€, если контактные площадки выполн€ютс€ в виде контактного кольца с обеих сторон платы. ≈сли необходима€ радиальна€ величина будет ¬=0,55, а технологический коэффициент на ошибку —=0,1, тогда:

»сход€ из полученных размеров металлизированных отверстий и диаметров выводов элементов, выбираем технологически обусловленные размеры металлизированных отверстий, и полученные данные записываем в таблицу 1.7.2.

–азмеры диаметров отверстий и контактных площадок. “аблица 1.7.2.

є

ƒиаметр вывода

элемента, мм

–асчетные данные —тандартные
ƒиаметр отверсти€, мм ƒиаметр площадки, мм ƒиаметр отверсти€, мм ƒиаметр площадки, мм
1 0,5 1 2,2 1 2,2
2 0,6 1,1 2,3 1 2,2
3 0,8 1,3 2,5 1,2 2,5
4 0,85 1,35 2,55 1,2 2,5
5 1 1,5 2,7 1,5 2,8
6 1,2 1,7 2,9 1,8 3

1.7.3. –асчет ширины печатных проводников.

Ўирина печатных проводников определ€етс€ по максимальному току дл€ разных цепей схемы, если допустима€ плотность тока Jƒќѕ=30(ј/мм2), максимальный ток ≤ћ=8(ј), а толщина металлизированного покрыти€ mѕќ =0,05(мм), тогда ширина будет равной:

–ассто€ние между проводниками найдем по разнице потенциалов, с учетом электрических характеристик выбранного метода изготовлени€. ¬ нашей схеме, в основном, максимально возможное напр€жение не превышает 450(¬), рассто€ние между печатными проводниками Ч 1,8(мм).

1.8. “епловой расчет.

–ассчитаем тепловой режим транзистора в импульсном стабилизаторе напр€жени€.

ѕолна€ мощность, котора€ выдел€етс€ в транзисторе во врем€ его работы при переключении определ€етс€ за формулой:

–=–пер+–откр+–упр+–и (1.8.1)

где: – Ц полна€ мощность, котора€ рассеиваетс€;

–пер Ц потери мощности при переключении;

–откр Ц потери на активном сопротивлении транзистора;

–упр Ц потери на управлении в цепи затвора;

–и Ц потери мощности за счет истока в закрытом состо€нии.

—разу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (–и), имеют очень маленькое значение, поэтому ими можно пренебречь. “акже потери, которые возникают в цепи управлени€, тоже имеют очень малые значени€, поэтому формула принимает вид:

–=–пер+–откр., (1.8.2)

где

–откр=RDS(on)I2эф. (1.8.3)

†(1.8.4)

ћощность –пер определ€етс€

†(1.8.5)

где

i=IЌ/n. (1.8.5)

IL=3/0,98=3,06(A).

тогда

ќтсюда

провер€ем тепловой режим работы транзистора

†, (1.8.6)

где

tнс Ц температура окружающей среды 35 —.

Rja Ц тепловое сопротивление кристалл-среды 75 —/”т.

†—.

ѕо результатам проделанных расчетов видно, что при использовании транзисторов в режиме ключей и при заданных параметрах работы преобразовател€, необходимо об€зательное применение охладительных радиаторов и принудительного обдува. –адиатор выбираем ребристого типа по методике, описанной в [10] ст. 221.

1.9. –асчет надежности устройства.

Ќадежность - это свойство издели€ выполн€ть заданные функции в определенных услови€х эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заданных границах.

Ќадежность характеризуетс€ р€дом расчетных показателей, наиболее важной из которых €вл€етс€ интенсивность отказов, средн€€ наработка на отказ, веро€тность безотказной работы.

¬еро€тность безотказной работы указывает на то, кака€ часть изделий будет работать безотказно в течение заданного времени tp. ƒл€ большинства радиоэлектронных устройств веро€тность безотказной работы зависит, как от физических свойств, так и от времени tp, в течение которого устройство должно работать безотказно:

†(1.11.1.)

»нтенсивностью отказов называют количество отказов за единицу времени, что приходитс€ на одно изделие, которое продолжает работать в данный момент времени:

†(1.11.2)

»нтенсивность отказов аппарата, который состоит из m разных элементов, определ€ют по формуле:

†(1.11.3)

–асчет надежности проводим в такой последовательности:

1. —оставл€ем таблицу исходных данных дл€ расчета, определ€ем конструктивную характеристику компонентов, количество компонентов по группам, рассчитываем интенсивность отказов λ≥ дл€ каждой из групп компонентов:

†(1.11.4)

где: m Ц количество компонентов в одной группе.

¬ыходные данные дл€ расчета надежности сводим в таблицу 1.11.1.

»сходные данные расчета надежности. “аблица 1.11.1

є Ќазвани€ групп компонентов  ол-во

1.

–езисторы

непроволочные посто€нные 0.125-0.5

непроволочные посто€нные 1.0-2.0

непроволочные переменные

82

10

3

0.4

1.0

2.5

0.42

0.42

0.42

13.78H10-6

4.2H10-6

3.15H10-6

2.

 онденсаторы

керамические

электролитические

37

22

1.2

2.2

0.1

0.4

4.44H10-6

19,36H10-6

3.

“ранзисторы

кремниевые

17 1.7 0.35 11.56H10-6
4.

ƒиоды

¬ыпр€мители

малой мощности

большой мощности

стабилитроны малой мощности

светодиоды

8

16

5

3

0.7

5.0

2.4

2.8

0.81

0.81

0.81

0.81

4.54H10-6

64.8H10-6

9.72H10-6

6.8H10-6

5.

»нтегральные микросхемы

полупроводниковые

6 0.01 1.0 0.06H10-6
6. ƒроссели 6 1.0 1.0 6.0H10-6
7.

“рансформаторы

сигнальные

питани€

3

2

0.1

3.0

1.0

1.0

0.3H10-6

6.0H10-6

8. ¬ставка плавка€ 4 0.5 1.0 2.0H10-6
9. “умблер 1 1.1 1.0 1.1H10-6
10. –еле 2 1.7 0.35 1.19H10-6
11,  леммы 2 1.0 1.0 2.0H10-6
12. ѕечатна€ плата 1 0.1 0.1 0.01H10-6
11. ѕайка на плате 910 0.01 1.0 9.1H10-6
12.  орпус прибора 1 1.0 1.0 1.0H10-6
13. ѕроводники и пайки навесные 24 0.02 1.0 0.48H10-6

2. ƒл€ учета условий эксплуатации находим поправочные коэффициенты , , †и по формуле (1.11.5) рассчитываем поправочный коэффициент . ѕринимаем , , .

†(1.11.5)

3. –асчет интенсивности отказов проводим по формуле:

†(1.11.6)

4. —реднюю наработку на отказ рассчитываем по формуле:

†(1.11.7)

5. ѕроводим расчет веро€тности безотказной работы радиоустройства по формуле (1.11.1):

-λHtρ (1.11.1.)

где †- основа натурального логарифма;

†- интенсивность отказов;

†- врем€ испытани€.

–езультаты расчетов веро€тности безотказной работы устройства записываем в таблицу 1.11.2.

–езультаты расчета надежности. “аблица 1.11.2

є

1.

2.

3.

4.

5.

6.

0

101

102

103

104

105

0

-0.001759

-0.017590

-0.175900

-1.759000

-17.59000

1

0.9982

0.9825

0.8394

0.1737

0.0002

6. ѕо результатам расчетов строим график зависимости веро€тности безотказной работы устройства от времени :

–ис. 1.11.1. √рафик зависимости веро€тности

безотказной работы устройства от времени.

–аздел 2. Ёкономический расчет.

÷елью данного раздела дипломного проекта €вл€етс€ выполнение необходимых расчетов организационно-экономических показателей. ƒанный раздел включает:

1. –асчет себестоимости устройства.

2. ќпределение цены устройства.

3. ќценка уровн€ качества устройства.

4. ќпределение цены потреблени€.

5. ќпределение рыночной цены.

6. ѕрогноз сбыта.

7. ѕрибыль от реализации.

Ёкономический расчет будем проводить с учетом того, что производство устройства €вл€етс€ мелкосерийным.

2.1. јнализ рынка.

Ѕлок бесперебойного питани€ предназначен дл€ питани€ разнообразной электрической и электронной аппаратуры стабилизированным напр€жением 220¬, в том числе устройств охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации, питание аппаратуры на ј“—, питание персональных компютеров.

ѕреимуществами новой разработки €вл€етс€ высокий  ѕƒ и больша€ выходна€ мощность. ¬озможные объемы продажи издели€ приблизительно 1000 шт. в год. Ѕлижайшим аналогом данного блока €вл€етс€ блок питани€ PW5115 фирмы Powerware, его мы и берем за базовое изделие.

2.2 –асчет уровн€ качества

2.2.1. ќсновные технические параметры устройства.

“ехнические параметры характеризуют качество издели€.  ачество Ц совокупность свойств, которые делают его способным выполн€ть заданные функции, тем самым удовлетвор€ть соответствующие рыночные требовани€.  онкурентоспособность Ц это степень соответстви€ товара в данной рыночной ситуации по техническим, экономическим, эксплуатационным характеристикам.

ќсновными показател€ми данного издели€ €вл€етс€:

1. ¬ыходное напр€жение.

2.  оэффициент полезного действи€.

3. ¬ыходна€ мощность.

4. „астота сети.

5. ¬ыходной ток.

2.2.2. ќпределение важности каждого показател€.

—ледующим этапом, после выбора более важных показателей, €вл€етс€ ранжирование показателей по степени их важности. —амому важному присваиваетс€ ранг 1, менее важному ранг 2 и так далее.

–езультаты занесем в таблицу 2.1.1

ѕоказатели ранжировани€ по степени важности. “аблица 2.2.1.

ѕоказатель –анг показател€, на мнение эксперта —ума рангов, Ri Di Di2
1 2 3 4 5
1 4 3 4 3 3 17 2 4
2 2 1.5 1 2 1 7.5 -7.5 56.25
3 3 4 2,5 4 4 17.5 2.5 6.25
4 1 1.5 2,5 1 2 8 -7 49
5 5 5 5 5 5 25 10 100
¬сего 15 15 15 15 15 75 0 215.5

где : †(2.2.1)

†(2.2.2)

ѕроведем проверку пригодности экспертных оценок. ѕроверка проводитс€ на основе расчета коэффициента соответстви€ экспертных оценок.

 оэффициент соответстви€:

†(2.2.3)

†(2.2.4)

где:

N Ц количество экспертов

n Ц количество оценок

 оэффициент соответстви€ может принимать значение .

¬ случае, когда W=1 Ц полное соответствие экспертов. –ассчитанный коэффициент уравниваетс€ с минимально допустимым Wн. ѕри условии †полученные данные заслуживают довери€ и пригодные дл€ последующей работы. ƒл€ радиотехнических устройств Wн=0,77

ѕолученный результат пригодный дл€ последующего использовани€.

ƒл€ оценки уровн€ качества издели€ используем обобщающий показатель - коэффициент технического уровн€:

 т.у=åφ ≥Ј q≥ (2.2.5)

где:

φ ≥ Ц относительный (единичный) показатель качества.

q i Ц коэффициент весомости.

≈сли зависимость между параметром и качеством линейна, то относительные показатели вычисл€ютс€ по формулам:

q ≥ = –Ќ≥/ –Ѕ≥ (2.2.6)

и

q ≥ = –Ѕ≥/ –Ќ≥ (2.2.7)

≈сли зависимость между параметром и качеством нелинейна€, то относительные показатели вычисл€ютс€ по формулам:

q ≥ =lg(–Ќ≥/ –Ѕ≥)+1 (2.2.8)

и

q ≥ =lg(–Ѕ≥/ –Ќ≥)+1 (2.2.9)

где: –Ќ≥ , –Ѕ≥ - числовые значенн€ ≥ -го параметра соответственно нового ≥ базового издели€.

¬ качестве базового издели€ возьмем блок бесперебойного питани€ PW5115 фирмы Powerware.

–езультаты расчетов сведем в таблицу 2.2.2.

–езультаты расчетов. “аблица 2.2.2.

ѕоказатель Ќазвание показател€ «начение базового показател€ «начение нового показател€ q ≥
’1 ¬ыходное напр€жение, ¬ 0...24 0... 30 1.25
’2  оэффициент полезного действи€ 0.85 0.89 1,05
’3 ¬ыходна€ мощность, ¬т 240 300 1.25
’4 „астота сети, √ц 50...60 50...60 1.0
’5 ¬ыходной ток, ј 10 10 1.0

ќпределим коэффициент важности каждого показател€

¬оспользуемс€ средством экспертных оценок. Ёксперты независимо один от другого сравнивают между собой показатели, оценива€, что важнее. ¬ оценке принимают участие не менее 5 экспертов.

ѕри этом если показатель У>Ф то ставим коэффициент 1.5

≈сли показатель У<Ф то ставим коэффициент 0.5

≈сли показатель У=Ф то ставим коэффициент 1.

Ќа основании таблицы построим матрицу, куда перенесем числовые значени€ оценок.

Ёкспертна€ оценка. “аблица 2.2.3

ѕоказатели

Ёксперты

1 2 3 4 5

—уммирующа€ оценка „исловое значение оценки
’1 ≥ ’2 < = < < = < 0.5
’1 ≥ ’3 = < > < < < 0.5
’1 ≥ ’4 < < = < < < 0.5
’1 ≥ ’5 < > > > = > 1.5
’2 ≥ ’3 < < < < < < 0.5
’2 ≥ ’4 > > = > = > 1.5
’2 ≥ ’5 > > = > > > 1.5
’3 ≥ ’4 < = < < < < 0.5
’3 ≥ ’5 > > > = > > 1.5
’4 ≥ ’5 = > > > > > 1.5

ќпределение важности каждого показател€ определим в два шага:

1-й шаг: определим bi - сумму числовых значений оценок (сумма по строке);

Kbi=bi/åbi; (2.2.10)

2-й шаг: определим bi1:

bi1=ai1*b1+ai2*b2+Е.+ain*bn (2.2.11)

–езультат занесем в таблицу 2.1.4

«начение показателей. “аблица 2.1.4.

’1 ’2 ’3 ’4 ’5

1-€ итераци€

bi φi

2-€ итераци€

bi φi

’1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 3 0.12 14 0.12
’2 1.5 1 1.5 1.5 1.5 7 0.28 34 0.3
’3 1.5 0.5 1 0.5 1.5 5 0.2 22 0.19
’4 1.5 0.5 1.5 1 1.5 6 0.24 27.5 0.24
’5 1.5 0.5 0.5 0.5 1 4 0.16 17.5 0.15
25 1 115 1

ѕерша итераци€:

φi=bi/åbi (2.2.12)

bi=åaij (2.2.13)

где: bi Ц весомость ≥-го параметра

¬тора€ итераци€:

φi=bi/åbi (2.2.14)

bi=ai1b1+ai2b2+...+ ainbn (2.2.15)

где: bi Ц весомость ≥-го параметра

”ровень качества издели€

 “.–.=0.12*1.25 +0.3*1.05+ 0.19 *1.25+ 0.24 *1.0+0. 15*1.0=1.1

“аким образом, уровень качества разрабатываемого устройства равен 1,1.

2.3. –асчет себестоимости устройства.

—огласно “«, производство источника бесперебойного питани€ Ц мелкосерийное, поэтому будем пользоватьс€ соответствующими нормативами и методикой.

2.3.1 –асчет затрат на приобретение материалов.

–асходы на приобретение материалов вычисл€ютс€ на основании норм их расходовани€ и цен, с учетом транспортно-заготовительных расходов. –асчет по стоимости материалов занесен в таблицу 2.3.1

—тоимость материалов. “аблица 2.3.1.

Ќаименование материала

—тандарт,

марка

≈диница измер. Ќорма расхода на одно изделие ÷ена за ед., грн —ума, грн
ѕрипой ѕќ—-61 кг 0.30 7 2.1
—текло-текстолит фольгированный —‘-2-15 кг 0.7 30 21
ѕровод монтажный ћ√Ў¬-0.75 м 1 0.15 0.15
ѕровод монтажный ћ√Ў¬-0.5 м 1,5 0.5 0.75
ѕровод монтажный ћ√Ў¬-0.35 м 0.7 0.3 0.21
ѕровод монтажный ћ√Ў¬-1,5 м 1.5 1.3 1.95
∆елезо оцинкованное —т3-1.5 кг 1 5 5
јлюминий јмг-3 кг 3.1 6.2 19.22
‘люс ‘—-1 кг 0.10 10 1.0
Ћак кг 0.1 8 0.8
 раска ѕ‘-115 кг 0.35 7 2.45
»того 54.63
Ќеучтенные материалы,5% 2.73
“ранспортно-заготовительные работы , 10% 5.46
¬сего 62.82

2.3.2. –асчет расходов на покупные издели€ и полуфабрикаты.

¬ данную статью включаетс€ стоимость готовых изделий, приобретенных дл€ укомплектовки блока питани€. ѕокупные издели€ определ€ютс€ по схеме электрической принципиальной. –асчеты занесены в таблицу 2.3.2

ѕокупные издели€. “аблица 2.3.2.

Ќаименование ћарка  ол-во ÷ена, грн. —умма, грн.
–езисторы
RC01-1206± 5% 64 0.05 3.2
RC02H-1206± 1% 18 0.05 0.9
RWN5020-1.6± 5% 9 1.60 14.4
RWN5020-1.6± 1% 3 1.80 5.4
PVZ3A ± 20% 3 0.70 2.10
TR1223± 5% 1 1.1 1.1
 онденсаторы
ECR-400B-100мк‘ 4 6.00 24
ECR-25B-1000мк‘ 3 1.40 4.20
ELV-25B-22мк‘ 14 0.60 8.40
X7R-1206-50B 20 0.10 2
X7R-1206-3к¬ 8 0.90 7.2
X7R-1206-400B 10 1.20 12
ћикросхемы
UC3842 3 7.80 23.4
UA723 1 3.30 3.30
SG3525 1 3.30 3.30
7805ACD2T 1 1.00 1
ATTiny26 1 14.30 14.3
“ранзистор
K1531 2 0.20 0.4
K792 3 0.20 0.6
IRFP150 4 7.20 28.80
IRFD123 2 4.1 8.2
2N2907 2 3.2 6.4
GT15Q101 2 12.5 25
BC550B 4 2.4 9.6
ƒиоды
RUR30100 2 3.70 7.40
PBU607 1 4.10 4.10
LL4148 4 0.10 0.40
1N4937 4 0.40 1.6
HFA16TB600 4 6.80 27.20
BZV55C9.2V 2 0.20 0.40
BZV55C3.342V 2 0.20 0.40
BZV55C18V 2 0.20 0.40
TPL921 2 1.15 2.30
TPL559 2 1.25 2.50
4N35 3 1.25 3.75
ƒроссель
DST4-10-22 3 5.70 17.10
FMER-K26-0.9 3 6.20 18.60
“рансформаторы
TS200-3-2-X20 1 4.10 4.10
KERMOP-2-K20 1 2.00 2.00
TS110-30-K28 1 12.30 12.30
TSI-40A-3-X20 1 6.20 6.20
–еле
AJR3221 2 10.25 20.30
–азъемы
SN-6-1 3 1.90 5.70
DB-9-1 1 1.80 1.80
AN-6-2 1 0.85 0.85
¬ыключатели
¬127¬-6-100¬ 1 1.50 1.50
ѕредохранители
ZP-20ј-50¬ 2 1.40 2.80
BP-6.3A-250B 1 0.40 0.40
Ќожки
»28.128.064 4 0.50 2.00
јккумул€тор
Yuasa12A-7Ah 4 4
»того 356.5
“ранспортно-заготовительные работы.10% 35.65
¬сего 392.15

2.3.3. –асчет основной заработной платы.

ѕотери по данной статье рассчитываютс€ по каждому виду работ, в зависимости от нормы времени и почасовой тарифной ставки рабочих.

—з.о.=å—т≥tш≥ (2.3.1)

где: —т≥- почасова€ тарифна€ ставка.

t≥ Ц врем€ на одну операцию.

Ќормы времени на операци€х были вз€ты из технологических карт. ѕеречень работ отвечает технологическому процессу производства издели€. Ќормы времени дл€ монтажных и сборочных работ определ€ютс€ типичными нормами времени на сборочно-монтажные работы, Ч таблица 2.3.3.

ќсновна€ заработна€ плата. “аблица 2.3.3.

Ќазвание работ “ариф. разр€д „асова€ тарифна€ ставка, грн./час. Ќорма времени, час.

—умма

зарплаты, грн.

1 «аготовительные 3 2.6 3 7.8
2 —верлильные 3 2.6 2 5.2
3 ћонтажные 4 2.8 6 16.8
4 —борочные 5 3.2 4 12.8
5 ћаркировочные 3 2.6 5 13
6 –егулировочные 5 3.2 6 19.2
»того 74.8
ƒоплаты и надбавки (20%-60%) 37.4
¬сего 112.2

2.3.4. ƒополнительна€ заработна€ плата рабочих.

–асходы по этой статье определ€ютс€ в процентах от основной заработной платы. ќриентировочна€ величина норматива дополнительной заработной платы дл€ приборостроительных предпри€тий может быть прин€та в размере 30-40 %.

—з.буд.=0.30×—з.о. (2.3.3)

где: —з.о.- основна€ заработна€ плата.

—з.буд.=0.30×112.2=33.66 грн.

2.3.5. ќтчисление на социальное страхование.

«а действующими на 23.01.2006 р. нормативами отчислений на социальное страхование составл€ет 37.8% от суммы основной и дополнительной заработной платы.

—с.с.=0.378( —з.про + —з.д) (2.3.4)

—с.с.=0.378(112.2+33.66) = 55.13 грн.

2.3.6. ќбщепроизводственные затраты.

”читыва€, что себестоимость издели€ определ€етс€ на ранних стади€х его проектировани€ в услови€х ограниченной информации относительно технологии производства и расходов на его подготовку, в общепроизводственные расходы включаютс€, кроме этих расходов, расходы на: освоение основного производства, возмещение износа специальных инструментов и устройств целевого назначени€, содержание и эксплуатацию оборудовани€. ѕри этом общепроизводственные расходы определ€ютс€ в процентах к основной заработной плате. ѕри таком комплексном составе общепроизводственных расходов их норматив () достигает 200Ц300%.

—з.в.= (2...3) ×—з.про (2.3.5)

—з.в.= 2 ×112.2 = 224.4 грн

“аким образом, производственна€ себестоимость составл€ет 880.36 грн.

2.3.7. јдминистративные расходы.

Ёти расходы относ€тс€ к себестоимости издели€ пропорционально основной заработной плате и на приборостроительных предпри€ти€х они составл€ют 100Ц200%:

—з.г=1×—з.про (2.3.6)

—з.г=1×112.2= 112.2грн

2.3.8. –асходы на сбыт.

–асходы по этой статье определ€ютс€ в процентах к производственной себестоимости (обычно 2,5 - 5,0%). —сбыт = 0.025×880.36=22

—умма по всем нижеприведенным стать€м €вл€етс€ полной себестоимостью продукции.

–езультаты расчета сведем в таблицу 2.3.4.

 оммерческие расходы. “аблица 2.3.4.

є —татьи расходов —умма, грн. ”дельный вес, %
1. —ырье и материалы. 62.82 6.19
2. ѕокупные комплектующие издели€, полуфабрикаты, работы и услуги производственного характера посторонних предпри€тий. 392.15 38.65
3. ќсновна€ заработна€ плата. 112.2 11.5
4. ƒополнительна€ заработна€ плата. 33.66 3.31
5. ќтчисление на социальное страхование. 55.13 5.43
6. ќбщепроизводственные расходы. 224.4 22.11
ѕроизводственна€ себестоимость 880.36 86.77
7. јдминистративные расходы. 112.2 11.5
8. –асходы на сбыт 22 2.2
ѕолна€ себестоимость. 1014.56 100

—ледовательно, полна€ себестоимость устройства составит: 1014.56 грн.

2.4. ќпределение цены издели€.

—реди разных методов ценообразовани€ на ранних стади€х проектировани€, достаточно распространен метод лимитных цен. ѕри этом определ€етс€ верхн€€ и нижн€€ граница цены.

2.4.1. Ќижн€€ граница цен ы.

Ќижн€€ граница цены () защищает интересы производител€ продукции и предусматривает, что цена должна покрыть расходы производител€, св€занные с производством и реализацией продукции, и обеспечить уровень рентабельности не ниже того, что имеет предпри€тие при производстве уже освоенной продукции.

где: Ц оптова€ цена предпри€ти€, грн.;

Ц полна€ себестоимость издели€, грн.;

Ц нормативный уровень рентабельности, 15%;

Ц налог на добавочную стоимость, 20%.

“аким образом, получаем:

грн.

.

2.4.2. ¬ерхн€€ граница цены .

¬ерхн€€ граница цены () защищает интересы потребител€ и определ€етс€ той ценой, которую потребитель готов платить за продукцию с лучшим потребительским качеством

†(2.4.3)

де: Ц цена базового издели€, 3000 грн.;

2.4.3. ƒоговорна€ цена.

ƒоговорна€ цена () может быть установлена по договоренности между производителем и потребителем в интервале между нижней и верхней лимитными ценами.

»з выражени€: ,

«начит, выбираем

2.4.4. ќпределение минимального объема

производства продукции.

—ебестоимость годового выпуска продукции:

††(2.4.1)

††(2.4.2)

††(2.4.4)

где - полна€ себестоимость единицы продукции, грн;

- условно-сменные расходы =0.65;

- условно-посто€нные расходы =0.35;

’ Ц производственна€ мощность производства X=150 ед./год;

†- годовой объем выпуска продукции =100 ед./год;

—тоимость годового выпуска продукции:

†(2.4.5)

ќбъем продукции, при которой прибыль отсутствует:

††(2.4.6)

†ед.

ќбъем продукции, при котором будет достигнут запланированный уровень рентабельности:

†(2.4.6)

√одова€ прибыль при достижении запланированного уровн€ рентабельности составит:

††(2.4.7)

–ис. 2.4.1 ’арактеристика минимального объема производства продукции.

¬ывод

¬ данном разделе были проведены анализ уровн€ качества и конкурентной способности источника бесперебойного питани€, расчеты себестоимости производства, целесообразности производства, определение цены издели€.

ѕолна€ себестоимость составл€ет 1014.56 грн.

Ќижн€€ граница цены -

¬ерхн€€ граница цены -

ƒоговорна€ цена -

ќбъем продукции, при котором прибыль отсутствует - †ед.

–аздел 3. ќхрана труда.

¬ данном разделе дипломного проекта приводитс€ анализ условий труда в производственном помещении по производству источника бесперебойного питани€, при разработке и производстве плат управлени€ и питани€. Ётой части дипломного проекта нужно уделить особенное внимание, т.к. при не соблюдении норм, установленных законодательством, возможно нарушение работоспособности и жизнеде€тельности рабочих. ѕоэтому, мы должны определить опасные и вредные производственные факторы, а также степень их опасности на рабочем месте.  онечно, нужно разработать меропри€ти€, чтобы защитить рабочих от вли€ни€ этих факторов, если они будут превышать допустимые нормы.

3.1. јнализ опасных и вредных производственных факторов.

  основным вредным и опасным факторам, что вли€ют на людей, зан€тых на производстве радиоэлектронной аппаратуры (далее –Ёј), можно отнести:

ѕлоха€ освещенность рабочей зоны (услови€ освещенности производственных помещений должны удовлетвор€ть нормам, отмеченным в —Ќиѕ II-4-79/85);

ѕовышенные уровни электромагнитных излучений (уровни излучений и полей должны отвечать √ќ—“ 12.2.006-87);

ќпасность поражени€ электрическим током;

Ќеудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны в производственных помещени€х должны удовлетвор€ть нормам, отмеченным в √ќ—“ 12.1.005-88 и ƒ—Ќ 3.3.6.042-99;

—одержание в воздухе рабочей зоны вредных веществ разного характера вли€ни€ в концентраци€х, что превышают предельно допустимые (гранично-допустима€ концентраци€ (√ƒ ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны должны удовлетвор€ть нормам, отмеченным в √ќ—“ 12.1.005-88 и √ќ—“ 12.1.007-80);

ѕовышенный уровень шума на рабочем месте (допустимые уровни звукового давлени€ в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах) должен соответствовать санитарным нормам допустимых уровней шума на рабочих местах ƒ—Ќ 3.3.6.037-99;

ѕовышенна€ напр€женность электрического пол€ промышленной частоты на рабочем месте (напр€женность электрических полей промышленной частоты на рабочих местах должна удовлетвор€ть нормам, отмеченным в √ќ—“ 12.1.002-88);

¬ли€ние вредных факторов вли€ни€ мониторов ѕ  (ƒ—анѕиЌ 3.3.2.007-98).

3.2. ’арактеристика параметров рабочего помещени€.

ѕри разработке и изготовлении издели€ основные трудозатраты составл€ет разработка программного обеспечени€, а именно: разработка программы прошивки микроконтроллера и программного обеспечени€ дл€ св€зи устройства с персональным компьютером (ѕ ). ѕомещение, в котором находитс€ ѕ  €вл€етс€ рабочей комнатой лаборатории исследовательского института. ѕомещение лаборатории находитс€ на втором этаже панельного дома. ¬ибраци€ в помещении отсутствует. ¬редные вещества в помещении лаборатории также отсутствуют. —остав воздушной среды в норме. ¬ рабочей комнате находитс€ монитор в составе ѕ , офисна€ мебель. ѕокрытие пола - паркет. —тены обклеены обо€ми.

ќсновные геометрические размеры помещени€, котором будут проводитс€ работы по проектированию платы управлени€:

- длинна а = 6 м;

- ширина b = 5 м;

- высота h = 2,60 м.

¬ помещении лаборатории будут работать два инженера.

»сход€ из значений a, b, h, рассчитаем площадь помещение:

S > i = a × b = 6 × 5 = 30 (кв.м) - площадь помещени€;

Sn = 6.2 (кв.м) Ц обща€ площадь столов и шкафа.

S = Si - Sn = 30Ц 6.2 = 23,8 (кв.м)

V = S × h = 23,8 × 2,60 = 61,88 (куб.м)

ѕлощадь и объем, что приходитс€ на одного рабочего, определ€етс€ по формулам:

S1 = S2 = S / 2 = 23,8 / 2 = 11,9 кв.м

V1 = V2 = V / 2 =61,88 / 2 = 30,94 кв.м

Ќа основании приведенных выше данных рассчитаем значение площади и объема помещени€, что приходитс€ на одного служащего. –езультаты расчетов приведены в таблице.

–езультаты расчетов. “аблица 1.

ѕараметр Ќорматив

–еальные

параметры

ѕлощадь, S не меньше 6 кв. м. 11,9 кв.м
ќбъем , V не меньше 15 куб. м. 30,94 кв.м

јнализиру€ услови€ труда в помещении, заметим, что объем помещени€, который приходитс€ на одного человека, больше нормативного значени€ —Ќ245-82 и ќЌ“ѕ24-86.

3.3. –асчет природного освещени€.

—огласно —Ќиѕ »»-4-79/85 дл€ наименьшего различени€ объектов (разр€д зрительной работы ≤≤≤ (б)) 0.3 Ц 0.5 мм значени€ коэффициента природного освещени€ ( ѕќ) должно равн€тьс€ 2%.

÷елью расчета условного освещени€ €вл€етс€ проверка его соответстви€ —Ќиѕ »»-4-79/85. ѕри боковом одностороннем освещении формируетс€ минимальное значении  ѕќ в точке, размещенной на рассто€нии одного метра от стены, наиболее отдаленной от световых проемов на пересечении характерного разреза плоскости помещени€ и рабочей поверхности. ’арактерный разрез помещени€ Ц поперечный разрез по средине помещени€, плоскость которого перпендикул€рна€ плоскости проемов. ”словна€ рабоча€ поверхность Ц горизонтальна и расположена на высоте 0.8 м от полу.

Ќаходим номер светового климата. ƒл€  иева номер светового климата Ц IV. Ќа основе —Ќиѕ »»-4-79, находим коэффициент природного освещени€ ( ѕќ = 2), дл€ работы высокой точности (разр€д зрительной работы ≤≤≤ (б)).

ƒл€ домов города  иева (IV по€с светового климата) нормируемое значение  ѕќ находим по формуле:

,

де: е≤≤≤ Ц  ѕќ дл€ ≤≤≤ светового климата;

m Ц коэффициент светового климата, m = 0.9;

с Ц коэффициент солнечности климата, с = 0.75, дл€ световых проемов во внешних стенах дома, ориентированных по сторонах горизонта 136∞ ... 225∞.

‘актическое значение  ѕќ рассчитываетс€ по формуле:

где: Es- геометрический  ѕќ в расчетной точек при боковом освещении, учитыва€ пр€мой свет неба, который находим по формуле;

g Ц коэффициент, который учитывает неравномерность €ркости солнечного неба g = 0.75 дл€ условной высоты светового проема над рабочей поверхностью 20∞.

R Ц коэффициент, который учитывает относительную €ркость напротив сто€щего дома.

r1 Ц коэффициент, который учитывает увеличение  ѕќ при боковом освещении благодар€ свету, отбитому от поверхности помещени€ и подсвечивающего сло€, прилегающего к дому, учитыва€ отношение глубины помещени€ к высоте верха окна к уровню рабочей поверхности, отношение рассто€ни€ рассчитанной точки от внешней стены к глубине помещени€ ¬, коэффициенте отражени€ поверхности помещени€ rср;

t0 Ц общий коэффициент пропускани€ света, который рассчитываетс€ за формулой;

k3 Ц коэффициент запаса, k3 = 1.3.

≈зд Ц геометрический  ѕќ в расчетной точке при боковом освещении, учитывает отраженный свет, отбитый от бокового строени€, и, рассчитываетс€ по формуле.

Ќайдем геометрический  ѕќ в расчетной точке при боковом освещении:

где: n1 Ц количество лучей проход€щих от неба через световые проемы в расчетную точку при поперечном разрезе помещени€ (n1 = 8);

n2 Ц количество лучей проход€щих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещени€ (n2 = 30).

Ќайдем индекси строени€ в плане разреза:

где: ln Ц длинна противоположного дома, ln = 100 м;

Ќ Ц высота противоположного дома, Ќ = 20 м;

l Ц рассто€ние от расчетной точки в помещении к внешней поверхности стены дома, l = 95 м;

р Ц рассто€ние между домами, р = 50 м;

а Ц ширина окна на плане, а = 3 м;

h Ц высота верхней грани окна над полом, h = 4 м.

ќтделочный материал фасада противоположного дома Ц бетон.

Ќаходим по рассчитанным значени€м z1 и z2, R Ц коэффициент, который учитывает относительную €ркость противоположного дома:

R = 0.22

–ассчитаем коэффициент отражени€ поверхности помещени€:

где: р1, р2, р3 Ц коэффициенты отражени€ потолка, стен, пола.

—оответственно (р1 = 0.7, р2 = 0.5, р3 = 0.1);

S1, S2, S3 Ц площадь потолка, стен, пола (S1 = 110 м2, S2 = 210 м2, S3 = 110 м2)

.

Ќаходим r1, учитыва€, что:

; ; ; рср = 0.46;

r1 = 5.4;

Ќаходим общий коэффициент пропускани€ света:

где: τ1 Ц коэффициент светопропускани€ материала остеклени€, дл€ стекла оконного листового двойного τ 1 = 0.8;

τ 2 Ц коэффициент, учитывающий потери света в дерев€нных перегородках. τ 2 = 0.7;

τ 3 Ц коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкци€ при боковом освещении, τ 3 = 1;

τ 4 Ц коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах. «ависит от типа устройства, вида издели€ и материалов дл€ защитных козырьков, τ 4 = 0.9;

τ 5 Ц коэффициент, учитывающий потери света в защитной стенке при боковом освещении, τ 5 = 1.

Ќаходим геометрический  ѕќ в расчетной точке при боковом освещении, учитыва€ свет, отбитый от соседнего здани€, по формуле:

«начение †та , †та †( = 5; †= 22)

Ќаходим фактический  ѕќ по формуле (8.3.1)

–ассчитанное значение  ѕќ больше нормированного Ц зрительные –аботы при естественном освещении отвечают нормативным требовани€м.

3.4. –асчет искусственного освещени€.

—делаем расчет искусственного освещени€. »сходные данные дл€ расчета:

лампа дневного освещени€ ЋЅ Ц 65;

световой поток ‘Ћ = 465 Ћ ;

тип осветлител€ Ћѕќ Ц 02 (две лампы по 65 ¬т);

количество светильников N = 12;

высота подвеса h = 3,3 м (с учетом высоты столов).

ќсвещение находитс€ по формуле:

где:

n Ц количество ламп в светильнике;

m Ц коэффициент, учитывающий увеличение освещени€ за счет отражени€ отдаленных светильников, m = 1.2;

m Ц количество р€дов светильников, m = 6;

≈≥ Ц относительна€ освещенность в расчетной площади, от ≥-го полур€да светильников (Ћ ), рассчитываетс€ по формуле ;

‘≥ Ц коэффициент перехода от горизонтального освещени€ к наклонному, так как столы горизонтальные, то ‘ = 1 дл€ всех ≈;

k3 Ц коэффициент запаса, учитываетс€ запыленность, k3 = 1.5;

≤р Ц длинна р€да, ≤р = 8.4 м;

†- вспомогательна€ функци€, значение которой находитс€ в зависимости от относительных координат †та ;

†- сила света в направлении расчетной точки, рассчитываетс€ в зависимости от угла , который наход€т дл€ соответствующих значений и по условной группе светильников.

Ќайдем соответствующие значени€ ≈:

Ќаходим освещенность ≈ за формулою :

Ќорма освещенности дл€ данного вида работ (разр€д работы I≤≤ (б), робота высокой точности) равн€етс€ 300 Ћ . “аким образом, обща€ освещенность удовлетвор€ет требовани€м —Ќиѕ II-4-79.

3.5. ќценка санитарных норм условий труда при пайке.

¬ данной работе будем рассматривать процесс пайки на этапе конструкторской разработки (ќ –). ѕри этом используетс€ ручна€ пайка, выполн€ема€ электрическим па€льником непрерывного действи€ мощностью 20...40¬т. ѕри этом удельное образование аэрозол€ свинца составл€ет 0,02...0,04мг/100 паек.

—оответственно сборочному чертежу, в качестве припо€ используетс€ олов€нно-свинцовый припой марки ѕќ—-61 √ќ—“ 21931-76. ‘люс используетс€ безкислотний Ч  Ё √ќ—“ 1797-64. ƒл€ удалени€ остатков флюса примен€етс€ этиловый спирт. ¬ состав припо€ входит олово (Sn) в количестве 60-62% и свинец (–b) в количестве 38-40%.

‘люс состоит из сосновой канифоли (—2Ќ3ќќЌ2) в количестве 15-28%, и этилового спирта (—2Ќ5ќЌ) в количестве 72-85%.

—винец €вл€етс€ чрезвычайно опасным веществом (класс 1), соответственно √ќ—“ 12.1.005-88. √ƒ  в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м3. ќлово €вл€етс€ веществом умеренно опасным (класс 3). √ƒ  в воздухе рабочей зоны 10мг/м3. —пирт этиловый €вл€етс€ малоопасным веществом (класс 4). √ƒ  в воздухе рабочей зоны 1000мг/ м3..

ќпределим концентрацию аэрозол€ свинца:

C = 0,6 × A × B × t × N / V,

где:

A- удельное образование аэрозол€ свинца;

B - количество паек в минуту;

N - количество рабочих мест;

V - объем помещени€, м3;

t - длительность сборки издели€, час.

¬ нашем случае:

A = 0,04мг / 100 паек,

B=5, t = 1,2 часа, N = 2, V = 50,44 м.

“огда:

— = 0,6 × 0,04 × 5 × 1,2 × 2 / 50,44 = 0,005709 мг/м.

—ледовательно, при данных услови€х технологического процесса, концентраци€ аэрозол€ свинца в воздухе рабочей зоны не будет превышать предельно допустимую концентрацию 0,01мг/м. “ак, как пары свинца не превышают √ƒ , то нет необходимости в вентил€ции.

3.6. Ёлектробезопасность.

¬ помещение лаборатории не жарко, сухо, и соответственно к ќЌ“ѕ24-86 и ѕ”≈-87 она относитс€ к классу помещений без повышенной опасности поражени€ персонала электрическим током, поскольку относительна€ влажность воздуха не превышает 75%, температура не более 35 0—, отсутствующие химически агрессивные среды.

ѕитание электроприборов внутри помещени€ осуществл€етс€ от трехфазной сети с заземлением, напр€жением 220 ¬ и частотой 50 √ц с использованием автоматов токовой защиты. ¬ помещении применена схема заземлени€.

¬ анализируемом помещении используютс€ следующие типы электрооборудовани€:

- ѕ  Prime Medio 80 - 1 шт.;

- монитор Samsung 730BF (¬ƒ“) 220¬ - 1 шт.;

- системный блок 220 ¬ - 1 шт.

ѕредусмотрено защитное отключение напр€жени€ питани€ сети при аварийном режиме работы оборудовани€.

¬ рассмотренном помещении электропроводка спр€тана, проведена в под штукатуркой на высоте 2 м. —иловые проводники, которые соедин€ют между собой ѕ  с системным блоком и принтером имеют двойную изол€цию. Ўтепсельные розетки установлены на высоте одного метра от пола. ¬ыключатели на стенах расположены на высоте 1,75 метра от пола со стороны ручки дл€ открыти€ двери.  орпус диспле€, клавиатуры и принтера изготовлен из специального материала Ч ударопрочного пластика, что делает поражение электрическим током человека, при прикосновении к нему практически невозможным. “о есть, специальных меропри€тий дл€ электробезопасности примен€ть не нужно.

 орпус системного блока изготовлен из металлических деталей. —оответственно возникает опасность поражени€ человека электрическим током через нарушение изол€ции и перехода напр€жени€ от токоведущих частей. ¬ св€зи с этим, корпус системного блока, необходимо преднамеренно соединить с нулевым проводом. ¬ помещении примененна€ схема занулени€, где rз (рабочее заземление) избран с учетом использовани€ природных заземлений и повторного заземлени€ нулевого проводника rn=4 ќм, r0=1,0 ќм.

ѕоражение человека электрическим током может быть в случае:

1.  асани€ к открытым токоведущим част€м;

2. ¬ результате токопровод€щих элементов оборудовани€, которые оказались под напр€жением в результате нарушени€ изол€ции или из-за других причин.

¬ыполним электрический расчет способности защитных автоматов. ѕри расчете тока однофазного короткого замыкани€ воспользуемс€ формулой:

Iкз = Uф / (rn + Zт/3),

√де rn - сумма активных сопротивлений фазного и нулевого провода,

rn = rф +r0;

Zт/3 Ц расчетное сопротивление трансформатора;

¬ данном случае Uф = 220¬ , rф = 0,8 ќм , r0 = 1,0 ќм. , Zт/3 = 0,12 ќм.

≤кз = 220 /( (0,8 + 1,0) +0,12) =121,6 ј

ќпределим значение Iср из расчета на то, что автоматический выключатель используетс€ как токова€ защита.

≤кз > 1.4 × ≤ср

ѕолучаем Iср < 86,8 ј.

«аземление сделано посредством гибкого сплетенного медного провода диаметром пор€дка 1,5 мм2.

ƒл€ уменьшени€ значений напр€жений прикосновени€ и соответствующих им величин токов, при нормальном и аварийном режимах работы оборудовани€ необходимо выполнить повторное защитное заземление нулевого провода. —оответственно √ќ—“-12.2.007.0-75 все оборудование (кроме Ё¬ћ - II класс) относитс€ к I классу, оно имеет рабочую изол€цию соответственно требовани€м √ќ—“ 12.1.009-76. ѕодключение оборудовани€ выполнено соответственно требовани€м ѕЅ≈ и ѕ”≈. ƒополнительные меропри€ти€ по электробезопасности не нужны.

3.7. ѕожарна€ безопасность помещени€.

–абочее помещение соответственно ѕЅ≈ та ќЌ“ѕ 24 Ц86 по взрывоопасной безопасности можно отнести к категории "¬".

—оответственное с ѕ”≈ класс рабочей зоны помещени€ по пожарной безопасности ѕ-II а.

ѕотому, что в рассмотренном помещении находитс€ ѕ≈ќћ, пожар может привести к большим материальным затратам. —ледовательно, проведение работ по созданию условий, при которых веро€тность возникновени€ пожара уменьшаетс€, имеет еще более важное значение.

¬озможными причинами возникновени€ пожара в данном помещении:

 ороткое замыкание проводки;

»спользование бытовых электроприборов.

Ќесоблюдение условий противопожарной безопасности.

¬ св€зи с этим, соответственно ѕ”≈, необходимо предусмотреть следующие меропри€ти€ по пожарной безопасности:

- тщательна€ изол€ци€ всех токоведущих проводников на рабочих местах; периодический осмотр и проверка изол€ции;

- строгое соблюдение норм противопожарной безопасности на рабочем месте.

Ѕыли соблюдены все требовани€ —Ќиѕ 2.01.02-85 и —Ќиѕ 2.09.02-85по огнестойкости домов, времени эвакуации в случае пожара, ширине эвакуационных проходов и выходов из помещений наружу.

ѕомещение оборудовано двум€ пожарными датчиками типа ƒ“Ћ, сигнал от которых поступает на станцию пожарной сигнализации (площадь, котора€ защищаетс€, 2 „ 15=30м2 ).

–ассто€ние между датчиками составл€ет 4 м соответственно √ќ—“ 12.4.009-75 та ƒЅЌ.

“акое количество датчиков удовлетвор€ет нормам размещени€ согласно ƒЅЌ, потому что площадь, котора€ защищаетс€ датчиком ƒ“Ћ составл€ет 15 м2, два датчика защищают площадь помещени€ 30м2, а площадь помещени€ лаборатории составл€ет 19,4 м2.

ѕомещение оборудовано следующими элементами пожаротушени€:

- огнетушитель ќ”Ѕ-3 1 шт.;

- огнетушитель ќѕ-1 УћоментФ 1 шт.

“акое количество огнетушителей отвечает требовани€м ISO3941-77, которыми предусмотрено об€зательное наличие двух огнетушителей на 100м2 площади дл€ помещений типа конструкторских бюро. ¬ыбор вещества Цосновываетс€ на том, что пожар, который может возникнуть в помещении лаборатории, относитс€ к категории ¬, потому что пылающими объектами окажутс€ электроустановки, наход€щиес€ под напр€жением. ќгнетушительный состав на основе галоидных углеводородов (бромный этил 70%, углекислота 30%) примен€етс€ в огнетушител€х ќ”Ѕ-3, в огнетушител€х ќѕ-1 УћоментФ используетс€ порошковые составы, в которые вход€т кальцинированна€ сода, стеаринова€ кислота, графит и др.

Ќаличие первичных средств пожаротушени€ и огнетушителей, их количество и содержание отвечает требовани€м √ќ—“ 12.4.009-75 и ISO3941-77.

¬ помещении выполн€ютс€ все требовани€ по пожарной безопасности соответственно требовани€м ЌјѕЅ ј.0.001-95 Уѕравила пожарной безопасности в ”краинеФ.

¬ помещении также маетс€ план эвакуации на случай возникновени€ пожара. ¬рем€ эвакуации отвечает требованию —Ќиѕ 2.01.02-85ќ, а максимальное удаление рабочих мест от эвакуационных выходов отвечает —Ќиѕ 2.09.02-85.

¬ыводы

¬ ходе выполнени€ дипломного проекта был разработан источник бесперебойного питани€, который имеет цифровое управление и предназначен дл€ защиты разного рода электронной аппаратуры от проблем, которые могут возникнуть в сети питани€.

ѕровед€ анализ существующих на сегодн€шний день схем построени€ подобных систем, была определена и обоснована структурна€ схема, а именно, устройство имеет структуру построени€ типа Line-interractive, что позвол€ет полностью решить требовани€, выдвинутых к устройству, а также определенные технические требовани€.

Ёлектрический расчет определил требовани€ к силовым элементам схемы электрической принципиальной, в частности, к силовым ключам, диодам и др.. “акже в процессе выполнени€ дипломной работы были достигнуты соответствующие технические показатели, которые удовлетвор€ют требовани€ технического задани€. ј также обеспечен надлежащий уровень качества издели€, что отвечает общеприн€тым стандартам.

¬ экономической части дипломного проекта проведен расчет экономических показателей, определена себестоимость и цена устройства, проведена оценка уровн€ качества, прогнозируемый уровень сбыта.

ƒанна€ дипломна€ работа содержит информацию об услови€х, которые должны быть обеспечены на предпри€тии дл€ нормального труда рабочих и обеспечени€ должного состо€ни€ их здоровь€.

—писок литературы

¬.√.  остиков, ≈.ћ. ѕарфенов, ¬.ј. Ўахнов Ђ»сточники электропитани€ электронных средствї ћосква, √ор€ча€ лини€ Ц “елеком 2001г.

√ребнев ¬.¬. ћикроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel.-ћ.: »ѕ –адиософт, 2002 Ц 176 с.: ил.

ƒ—“” 3169 - 95 (√ќ—“ 23585-79) Ц ћонтаж электрической радиоэлектронной аппаратуры и приборов.

ƒ—“” 3413-96 Ц “ребовани€ к электрическим бытовым сет€м.

www.fairchild.com K. Zeeman and V. Wadoock УCalculation PWM supplyФ, 2004.

‘рунзе ј.¬. ћикроконтроллеры? Ёто же просто! “.1. Ц ћ.:ќќќ Ф »ƒ — »ћ≈ЌФ, 2002. Ц 336 с., илл.

ћетодические указани€ к дипломному проекту дл€ студентов специальности У–адиотехникаФ / ¬.ќ. ƒмитрук, ¬.¬. Ћысак, —.ћ.—авченко, ¬.≤. ѕравда. Ц  .:  ѕ≤, 1993. Ц 20 с.

 остиков ¬.√., ѕарфенов ≈.ћ., Ўахнов ¬.ј. »сточники электропитани€ электронных средств. —хемотехника и конструирование: ”чебник дл€ вузов. Ц 2-е изд. Ц ћ.: √ор€ча€ лини€ Ц “елеком, 2001. Ц 344 с.: ил.

ѕерельман Ѕ.Ћ. ѕолупроводниковые приборы. —правочник Ц У—олонФ, УћикротехФ, 1996 г. Ц176 с.: ил.

 онструирование –Ёј. ќценка и обеспечение тепловых режимов. ”чеб. пособие / ¬. ». ƒовнич, ё. ‘. «иньковський. Ц  .: ”ћ  ¬ќ, 1990. Ц240 с.

√ќ—“ 27.003-90 Ц Ќадежность в технике. —остав и общие правила задани€ требований по надежности.

—еменов Ѕ.ё. —илова€ электроника дл€ любителей и профессионалов. ћ.: —олон-–, 2001. Ц 334 с.: ил.

√ќ—“ 12.2.007.0-75 »здели€ электротехнические. ќбщие требовани€ безопасности.



2006 г. ¬ступление ¬ насто€щее врем€ наблюдаетс€ увеличение потребности в высокоскоростных центрах обработки данных, системах телекоммуникационной св€зи в реальном масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим технологически

 

 

 

¬нимание! ѕредставленна€ ƒипломна€ работа находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалась, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальна€ ƒипломна€ работа по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru