Обоснование выбора элементной базы и материалов конструкции

5. Обоснование выбора элементной базы и материалов конструкции.

5.1 Обоснование выбора элементной базы.

Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом изложенных в ТЗ условий и требований. Эксплуатационная надежность элементной базы в основном определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и при использовании в режимах, которые не превышают предельно допустимые.

Для правильного выбора типа элементов необходимо на основе требований по установке в частности климатических, механических и др. влияний проанализировать условия работы каждого элемента и определить:

эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, атмосферное давление, механические нагрузки и др.);

значения параметров и их разрешенные изменения в процессе эксплуатации (номинальное значение, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональной характеристики и др.);

разрешенные режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима и др.);

показатели надежности, долговечности и срока сохранения.

Критерием выбора в устройстве электрорадиоэлементов (ЭРЭ) является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ, заданных условиями работы и эксплуатации.

Основными параметрами при выборе ЭРЭ является:

технические параметры:

номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схемы прибора;

допустимые отклонения величины ЭРЭ от их номинального значения;

допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;

допустимая мощность рассеивания ЭРЭ;

диапазон рабочих частот ЭРЭ;

коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.

эксплуатационные параметры:

диапазон рабочих температур;

относительная влажность воздуха;

атмосферное давление;

вибрационные нагрузки;

другие показатели.

Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ является:

унификация ЭРЭ;

масса и габариты ЭРЭ;

наименьшая стоимость.

Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия. Применение принципов стандартизации и унификации ЭРЭ при конструировании изделия позволяет получить следующие преимущества:

значительно уменьшить сроки и стоимость проектирования;

сократить на предприятии номенклатуру примененных деталей и сборочных единиц;

увеличить масштабы производства;

исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта схемы, то есть упростить подготовку производства;

создать специализированное производство стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятия;

улучшить эксплуатационную и производственную технологичность;

снизить себестоимость выпуска проектируемого изделия.

Учитывая сказанное, сделаем выбор элементной базы для разрабатываемого БП.

В устройстве применены:

- микросхемы TL494, LM393N, L7805, TL431;

- резисторы;

- терморезистор NTC;

- конденсаторы;

- транзисторы 2SC4242, 2SA1015, 2SC945, A733, C3457;

- диоды 1N414B, FR155;

- стабилитрон 9V;

- диодные сборки CTX128, D89-004, F10P048;

- трансформаторы;

- дроссели;

- плавкий предохранитель 5A.

Проведем сравнительный анализ, вышеуказанных элементов с их аналогами, диапазон эксплуатационных характеристик которых отвечает требованиям ТЗ. За цель ставим выбор ЭРЭ наиболее дешевых, распространенных, которые поставляются многими организациями – поставщиками электронных компонентов, при условии соблюдения принципа наименьших габаритов и размеров.

5.1.1 Выбор микросхем.

5.1.1.1 Выбор управляющей микросхемы.

В схеме, в качестве управляющей микросхемы, применена микросхема TL494, которую выпускает фирма TEXAS INSTRUMENT (США). Ее полным аналогом, как по электрическим параметрам, так и по эксплуатационным имеются микросхемы:

IR3M02 SHARP (Япония);

uA494 FAIRCHILD (США);

KA7500 SAMSUNG (Корея);

MB3759 FUJITSU (Япония).

Среди представленных микросхем наименьшую стоимость, широкую распространенность имеет KA7500 SAMSUNG (Корея). Поэтому в качестве управляющей микросхемы выбираем KA7500. При ремонте или замене возможно использование любой микросхемы перечисленной выше.

5.1.1.2 Выбор микросхемы - компаратор напряжений.

В схеме компаратором напряжений выбрана микросхема LM393. Ее полным аналогом, как по электрическим параметрам, так и по эксплуатационным являются микросхемы: HA17393, BA10393, C393C, К1401СА1.

Среди указанных микросхем, LM393 производства фирмы PHILIPS, наиболее широко представлена на рынке Украины и имеет самую низкую стоимость.

5.1.1.3 Выбор микросхем стабилизаторов напряжений.

В качестве стабилизатора напряжения на +5В применена микросхема L7805, ее полным аналогом является КР142ЕН5А отечественного производства. Микросхемы имеют приблизительно одинаковую стоимость. Ток стабилизации в КР142ЕН5А больше чем в L7805. По масса-габаритному показателю L7805 меньше чем КР142ЕН5А. Учитывая электрические параметры и габаритные выбираем L7805.

5.1.1.4 Выбор микросхему усилителя ошибки.

В схеме для усиления ошибки применена микросхема TL431C. Ее полным аналогом являются микросхемы AN1431T, TA76431S. Среди аналогов TL431C имеет самую низкую стоимость, поэтому выбираем TL431C.

5.1.2 Выбор резисторов.

При выборе резисторов руководствуемся такими характеристиками как электрическое сопротивление и стоимость.

Для выбора типа постоянных резисторов воспользуемся сравнительной таблицей, в который вынесены несколько основных параметров.

 Исходя из выше указанных требований выбираем металлопленочные резисторы типа С2-22. Они имеют параметры, которые нам наиболее подходят.

5.1.3 Выбор конденсаторов.

При выборе электролитических конденсаторов главным образом руководствуемся такими характеристиками как габариты и себестоимость.

Учитывая то, что электролитические конденсаторы в электрической схеме есть одними из самых ответственных элементов, при конструировании будут выбраны конденсаторы фирмы PHILIPS – лидера в производстве высоко надежных конденсаторов, которые имеют самые меньшие габариты и низкую стоимость.

Неполярные конденсаторы в схеме не являются критическими элементами и к ним не предъявляются особенные требования. Поэтому при выборе неполярных конденсаторов руководствуемся критерием низкой стоимости, установочного места и габаритами.

5. 1.4 Выбор транзисторов.

5.1.4.1 Выбор силовых транзисторов.

Среди представленных транзисторов выбираем транзистор с минимальной мощностью рассеивания и максимальным током коллектора. По стоимости, транзисторы имеют одинаковую цену, поэтому оптимальным является выбор 2SC3042.