ВВЕДЕНИЕ 3
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 5
1.1 Обзор предлагаемых стендов 5
2 ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И ЭЛЕМЕНТОВ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 8
2.1 Конструкции стенда для проведения лабораторных работ по схемам импульсных стабилизаторов и сетевых фильтров на ИМС. 8
2.2 Выбор типов и параметров измерительной аппаратуры и источников питания 8
2.3 Выбор активных элементов, разработка и проектирование схем защиты элементов 9
2.3.1 Выбор полупроводниковых элементов 9
2.3.2 Разработка и проектирование схем защиты активных элементов 13
2.4 Выбор типов коммутаторов модулей и наборного поля стенда 17
3 РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ 18
3.1 Расчет схем импульсных стабилизаторов 18
Расчет понижающего импульсного стабилизатора 18
3.1.2 Расчет повышающего импульсного стабилизатора 21
3.1.3 Расчет стабилизатора, инвертирующего напряжение 24
3.2 Расчет элементов модуля ФМ-3Ф2 28
3.2.1 Расчет схем П-образных сглаживающих фильтров 28
3.2.2 Расчет схем Г -образных сглаживающих фильтров 32
3.3 Расчет элементов схемы генератора 35
3.4 Расчет схем защиты 36
3.5 Разработка минимального перечня изучаемых устройств 39
3.6 Расчет мощностей лабораторного стенда 39
3.6.1 Расчет мощности модуля ФМ - СТ1 39
3.6.2 Расчет потребляемой мощности стенда ФМ-ЗФ2 40
3.7.2 Тепловой расчет лабораторного стенда 43
3.7.1 Тепловой расчет модуля ФМ-3Ф2 43
3.7.2 Тепловой расчет модуля ФМ-3Ф2 43
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 45
4.1 Результаты макетирования и исследования схем и устройств защиты активных элементов от аварийных режимов 45
4.2 Разработка методических указаний для выполнения лабораторных работ 55
4.3 Разработка печатной платы стенда 72
5 БЕЗОПАСНОСТЬ и ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 75
5.2 Идентификация опасных и вредных свойств объекта 77
5.4 Мероприятия по созданию безопасных условий труда 79
5.5 Обеспечение электробезопасности на рабочем месте 79
Экологическая экспертиза объекта 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
Список используемой литературы 84
ПРИЛОЖЕНИЯ 88
Достижения в области электроники в значительной мере способствует успешному решению сложнейших научно-технических проблем, созданию нового оборудования, разработке эффективных технологий, совершенствованию процессов сбора и обработки информации.
Выполнение учащимися лабораторных работ является важным средством усвоения учебного материала, а также приобретения практических навыков по экспериментальному изучению современной электронной техники.
Совершенствование обучения обеспечивается развитием материально-технической базы учебного заведения, внедрением технических средств обучения, снабжение лабораторий новейшим оборудованием, осовременивание лабораторных стендов и макетов на современной компонентной базе.
В работе предлагается макет лабораторного стенда для изучения темы «Силовая электроника. Сетевые источники питания электронных устройств», дающий возможность бакалаврам получить практические навыки в построении схем источников питания. Таким образом, темой данной выпускной квалификационной работы является: Лабораторный стенд на ИМС.
В состав стенда входит наборное поле с изображенными на нем элементами изучаемых устройств. Студент должен из набора элементов выбрать нужные и собрать из них изучаемое устройство. Данный стенд позволяет выполнить три блока лабораторных работ.
Первый блок позволяет изучить выпрямители, второй блок - сглаживающие фильтры, работающие совместно с выпрямителями и третий блок - источники питания, в состав которых входит импульсный стабилизатор и уже изученные выпрямитель и фильтр.
Целью проекта является совершенствование обучения путем внедрения лабораторного стенда для проведения лабораторных работ по изучению выпрямителей, сглаживающих фильтров и стабилизаторов.
Спроектирован лабораторный стенд на ИМС для изучения темы «Силовая электроника. Сетевые источники питания электронных устройств», состоящий из двух функциональных модулей. Каждый модуль имеет размеры: 251х151х71 мм. Напряжение питания стенда мало, питание производится от сетевого адаптера. Входное напряжение для стабилизаторов - 10, 15, 20 В; Выходное напряжение импульсных стабилизаторов - произвольно задаваемое из диапазона -15...+15 В, ток нагрузки 5.30 мА.
Импульсные стабилизаторы, входящие в состав модуля ФМ-СТ1 кроме стабилизации обеспечивают понижение от 10 до 2 В, повышение от 10 до 17 В и инвертирование из 15 В в - 5В. Также лабораторный стенд позволяет собирать схемы источников питания в зависимости от частоты задающего генератора f.
Схема стенда обеспечена защитой от превышения тока в цепи и индикацией питания и аварии. В результате теплового расчета очевидно, что разработанный лабораторный стенд не требует дополнительных устройств охлаждения. Со всеми изучаемыми схемами на данном лабораторном стенде произведено макетирование. Результатом макетирования являются получение реальных нагрузочных характеристик источников питания.
Внедрение лабораторного стенда в учебный процесс обеспечивает социальный эффект, заключающийся в повышении качества профессиональной подготовки будущих специалистов.
Разработанный лабораторный стенд предназначен для практического применения в высших и средних профессиональных учебных заведениях. Модуль лабораторного стенда позволяет получить практические навыки по работе с измерительными приборами и электрическими цепями источников питания.
