АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 7
1.1. История развития источников питания 7
1.2. Назначение и классификация источников питания 8
1.3. Основные параметры источников вторичного электрического питания.... 10
1.4. Принцип работы импульсных источников электропитания 12
1.5. Элементная база современных импульсных источников электропитания. 14
1.6. Обзор рынка имеющихся аналогов 21
1.7. Анализ технического задания 24
2 СХЕМОТЕХНИКА УСТРОЙСТВА 26
2.1. Описание структурной схемы 26
2.2. Разработка электрической принципиальной схемы 28
2.3. Моделирование работы схемы 39
3 ТРАССИРОВКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 45
4 СОЗДАНИЕ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА, НАЛАДКА И ТЕСТИРОВАНИЕ 52
4.1. Описание технического процесса изготовления печатных плат 52
4.2. Описание технологии монтажа компонентов 58
4.3. Тестирование опытных образцов 62
4.4. Экономическая часть 66
4.5. Сравнительный анализ разработанного устройства с промышленным
аналогом 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСИКИЙ СПИСОК 74
ПРИЛОЖЕНИЯ 77
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Datasheets на используемые компоненты 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Электрическая принципиальная схема устройства 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Перечень элементов 81
Под темой дипломного проекта подразумевается создание модульного ИВЭП (источника вторичного электрического питания) на базе существующего в НПП «ЮЖУРАЛЭЛЕКТРОНИКА» импульсного преобразователя с выходным напряжением 180 В и выходной мощностью 150 Вт.
Данная тема является актуальной, так как в данный момент создано множество разнообразных низковольтных электронных устройств, которые требуют для стабильной работы качественные источники электрической энергии. К таким устройствам относят:
- низковольтный электроинструмент;
- автоаккустика, применяемая не в автомобиле;
- ноутбуки, планшеты, при отсутствии стабильных источников энергопитания;
- оборудование освещения и светодизайна, для продления срока службы светодиодных лент;
- устройства электрификации помещений с повышенным уровнем опасности.
Все существующие на данный момент на рынке устройства имеют или низкое качество, или же высокую стоимость, а так же дополнительные недостатки. Поэтому данная работа направлена на разработку не дорогого, но качественного модульного импульсного источника электрической энергии.
Модульный принцип построения позволяет расширить круг применения данного источника за счёт расширения диапазона мощности и напряжения, которые будут начинаться с 150 Вт, 15 В и практически не иметь верхнего предела по мощности и напряжению.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка модульного импульсного источника питания на базе НПП «ЮЖУРАЛЭЛЕКТРОНИКА».
Для того, чтобы достичь поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи:
1) изучение принципа работы модульного импульсного источника питания, проведение сравнительного анализа источников питания;
2) разработка принципиальной схемы;
3) осуществление трассировки печатной платы;
4) создание опытного образца, проведение процедуры тестирования.
Методы решения поставленных задач:
- анализ специальной технической литературы по профессиональному модулю;
- разработка и синтез устройства;
- обобщение полученных результатов.
В процессе подготовки дипломного проекта будет использоваться следующее программное обеспечение:
• LTspice IV - инструмент для моделирования схем;
• Target3001! - компьютерная программа CAD для конструкции EDA и PCB;
• Microsoft Office - приложение для оформления пояснительной записки.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы заключается в том, что разработанный модульный импульсный источник питания будет использоваться для производственных целей.
В данной работе подробно рассмотрены назначение и классификация источников питания, определены основные параметры, описывающие работу источников вторичного электрического питания. Изучен принцип работы импульсных источников питания. На основе продукции компаний- производителей обнаружены аналоги, которые имеют либо низкое качество, либо высокую стоимость.
Во второй главе рассмотрена структурная схема разрабатываемого устройства, расписаны функции, выполняемые каждым из отдельных блоков. На основе прототипа разработана электрическая принципиальная схема устройства. Рассчитаны параметры системы управления и выходной фильтр. С помощью приложения ExcellentIT получены параметры трансформатора, а в прикладном пакете LTspice смоделирована работа рассчитанных элементов. В ходе моделирования ошибок работы обнаружено не было.
В третьем разделе рассмотрены все последовательные этапы трассировки двух печатных плат. А именно проведена расстановка SMD компонентов и выводных компонентов. Представлены SD-модели нижней и верхней сторон платы и SD-модель общего вида печатной платы. По результатам трассировки определены габаритные размеры платы, а также места расположения компонентов на схеме и участки крепления.
В заключительной части рассмотрены этапы процесса изготовления печатных плат как ручным, там и машинным методами, подробно описаны технологии монтажа компонентов. Проведено тестирование испытуемых образцов, получены характеристики работы источника. Проведен экономический расчет по затратам на разработку и изготовление модульного источника питания. Выявлено, что при серийном производстве, выпуск таких источников питания является довольно выходным проектом. Также проведен сравнительный анализ разработанного устройства с рассмотренными ранее аналогами. Стоит отметить, что разработанный источник питания имеет рад существенных преимуществ, связанных со стоимостью, габаритными размерами и массой, но ограничивается по расположению применения, связанному с диапазонами входного напряжения.
