Аннотация 2
Введение 5
1 Общие сведения об импульсных источниках питания, обзор литературы 8
1.1 Типы систем питания 8
1.2 Патентно-информационные исследования 9
1.3 Отечественные и зарубежные производители импульсных источников
питания. Продукция, технические показатели, сравнительные характеристики 10
1.4 Основные принципы работы импульсных источников питания с ШИМ .13
2 Разработка структурной схемы источника питания 17
2.1 Структурная схема ИИП 17
2.2 Описание структурной схемы ИИП 19
2.2.1 Фильтр помех 19
2.2.2 Входной выпрямитель и фильтр 19
2.2.3 Импульсный преобразователь 19
2.2.4 Выходные выпрямители и фильтры 20
2.2.5 Блок контроля и защиты 20
2.3 Функциональная схема ИИП 21
3 Выбор элементной базы 23
3.1 Выбор микросхемы ШИМ-контроллера 23
3.2 Выбор микроконтроллера 25
3.3 Выбор дисплея 29
4 Разработка принципиальной схемы источника питания 30
4.1 Эскизный расчет параметров ИИП 30
4.2 Расчет параметров входной цепи и схемы преобразователя 31
4.3 Электрический расчет схемы ШИМ-контроллера 36
4.4. Расчет схемы микроконтроллера 38
4.5 Разработка блок-схемы алгоритмов работы 40
5 Разработка конструкции источника питания 47
5.1 Анализ технических требования к конструкции устройства 47
5.2 Разработка конструкции печатной платы. Требования к формовке
выводов, лужению и пайке 48
5.3 Расчёт надёжности 51
5.4 Разработка конструкции модуля 52
Заключение 53
Список используемых источников 54
На современном этапе развития человечества, как, впрочем, и во все времена, наиболее ценным становятся топливно-энергетические ресурсы, необходимые для производства энергии. В преддверии мирового энергетического кризиса особое значение приобретают методы энергосбережения и оптимального использование энергии. В частности, это отражается на повышении требований к качеству и эффективности работы вторичных источников электропитания (ИВЭП).
Одной из основных тенденций развития электронной техники является повышение энергоэффективности и снижение потребляемой мощности. При этом особые требования предъявляются к качеству источников питания, которые должны обеспечивать радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) стабильным напряжением питания с заданными и постоянными характеристиками.
На современном этапе данным требованиям, предъявляемым к и ИВЭП отвечают только импульсные источники питания (ИИП). Несмотря на то, что основные принцы, используемые в работы импульсных источников питания, были известны еще более 100 лет назад, широкое распространение и производство данного типа блоков питания было ограничено уровнем развития электроники. Начиная со второй половины XX века с началом широкого развития полупроводниковой схемотехники, а затем и микроэлектроники становится возможным разработка и производство недорогих и миниатюрных, а главное качественных импульсных источников электропитания.
Импульсные источники питания опережают линейные сразу по нескольким параметрам. Во-первых, линейные источники питания имеют достаточно низкий коэффициент полезного действия (КПД), максимальное значение которого редко превышает 70%, тогда как импульсный источник питания, той же мощности, будет иметь КПД более 85 %.
Во-вторых, импульсные преобразователи энергии, за счет высокой частоты преобразования, позволяют использовать импульсные трансформаторы намного меньшей массы, нежели линейные блоки питания (БП).
В-третьих, импульсные источники питания, для постоянного напряжения, могут быть как понижающими, так и повышающими источниками питания, в отличие от линейных преобразователей.
Таким образом, несмотря на более высокую трудоемкость изготовления и проектирования, ИИВП позволяют получить намного более высокие характеристики в сравнении с линейными источниками питания. Отсюда следует, что проектирование качественных и высокоэффективных импульсных источников питания является актуальной темой и на данный момент. Также, актуальность данной теме добавляет постоянно модернизируемая элементная база, позволяющая значительно улучшать и оптимизировать характеристики проектируемых источников питания.
На основании всего вышесказанного, тема данной ВКР - разработка регулируемого источника питания, является актуальной на данный момент.
Актуальность темы исследования связана с интенсивным развитием схемотехники импульсных источников питания, предназначенных для электропитания широкого класса средств электронной техники и направлена на закрепление, расширение, углубление и систематизацию знаний, полученных при изучении специальных дисциплин техническому обслуживанию и ремонту радиоаппаратуры.
В процессе разработки источника питания был выполнен анализ и сравнение существующих технических решений в области проектирования вторичных источников питания, на основании которого разработаны структурная и функциональная схемы устройства.
В ходе выполнения данной работы были решены все поставленные изначально задачи по проектированию ИП:
- выполнен анализ современного состояния технических разработок в
области источников питания;
- произведена оценка возможных вариантов структурных и функциональных схем ИП;
- выполнен выбор и обоснование структурной и функциональной схемы
ИП;
- произведена разработка электрической принципиальной схемы ИП;
- сделан выбор и обоснование элементной базы;
- произведен расчет конструкции и надежности устройства;
- выполнено проектирование печатной платы и сборочного чертежа ИП с
использованием средств САПР P-CAD 2006.
При проектировании использовалась современная элементная база, а также применялись последние технические разработки, используемые при проектировании ИИП.
Также в работе рассмотрена экономическая эффективность данного проекта и приведены необходимые технико-экономические расчёты. В последней главе ВКР рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности при проектировании, а также производстве устройства.
Таким образом, подводя итоги данной работы, можно считать, что проекта достигнута. Разработанное устройство полностью удовлетворяет всем требованиям технического задания.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
