Реферати українською » Радиоэлектроника » Розробка методики програмного тестування цифрових пристроїв з допомогою програмного пакета Design Center


Реферат Розробка методики програмного тестування цифрових пристроїв з допомогою програмного пакета Design Center

Страница 1 из 6 | Следующая страница

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Для виходу нашої стани на економічний просвіток потрібне підвищення темпів та ефективності розвитку з урахуванням уско ренію науково-технічного прогресу, технічне переозброєння та їх реконструкція виробництва , інтенсивне використання створеного виробничого потенціалу, вдосконалення системи управле ния, господарського механізму, і досягнення цій основі далеч нейшего підйому добробуту народу. Виходячи з цього необхідно з урахуванням проведення єдиною технічною політики в всіх галузях народного господарства прискорити технічне переозброєння произ-

водства, широко впроваджувати прогресивну техніку й технологію,

щоб забезпечити підвищення продуктивність праці і якість про дукции. Необхідно забезпечити створення умов та випуск нових видів при борів і радіоелектронної апаратури, заснованих на виключно широкому примі нении мікроелектроніки.

Нині етап розвитку мікроелектроніки і аппара тостроения її основі може бути етапом інтегральних схем (ІВ).

Интегральные схеми, будучи основний елементної базою мікро електроніки, дозволяють реалізувати переважна більшість функ ций радіоапаратури.

Микрокомпоненты, застосовувані що з ІВ, би мало бути сумісними із нею за конструкцією, технологій і рівню надежнос ти. У окремих випадках виправдано застосування гібридних интеграль ных схем (ДВС). Це такими обставинами:

Технологія ДВС проста і вимагає менших, ніж полупроводнико вая технологія витрат за обладнання та приміщення.

Технологію ДВС можна як перспективну проти існуючої технологією багатошарового друкованого монтажу.

Пассивную частина ДВС виготовляють на окремої підкладці, що дозволяє досягати високої якості пасивних елементів при не обходимости створювати прецизійні ДВС.

Основною проблемою під час створення мікроелектронної апаратури (МЕА) є вибір конструкції, і навіть:

- забезпечення теплового режиму;

- забезпечення надійності;

- забезпечення компонування і сполук;

- зниження вартості МЕА.

Під час проектування конкретного зразка МЕА повинні враховувати ся:

- призначення та сферу застосування МЕА;

- задані електричні характеристики;

- умови експлуатації, що визначають рівень впливу довкілля;

- вимоги до конструкції (надійність, ремонтопридатність, маса, габарити, теплові режими);

- техніко-економічні характеристики (вартість, техноло гичность виготовлення).

Основним засобом мініатюризації пристроїв був частиною їхнього ін тегральное виконання. У силових пристроях інтеграція - це у першу чергу об'єднання бескорпусных силових напівпровідникових приладів у загальному корпусі. Прикладом такого силового устрою яв ляется розроблюваний силовий мікромодуль вторинного джерела харчування.

Поруч із ДВС застосовуються малогабаритні складання, які з силових транзисторів і діодів.

У основу проектування силового микромодуля закладено сов ремінні тенденції конструювання ВВП з урахуванням мікроелектронної

технології їх виготовлення.


АНАЛІЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Аналізуючи завдання на дипломне проектування, видно, що модуль використовують як складова частина вироби. Наявність при екс плуатации вироби вологості до 93% вимагає передбачити захист

радіоелементів і більшістю друкованих плат шляхом герметизації модуля, і навіть

пропиткой і заливанням. Так було в частковості трансформатор преобразова теля заливається . Герметизация модуля забезпечується за допомогою гумової прокладки за периметром між кришкою і корпусом. Наибо лее складним питанням є забезпечення нормального теплового режиму при експлуатацію у діапазоні температур - 40-60o З.

Основне вплив температури позначатиметься на радиоэле менти і особливо верхня межа температури +60o З. Для цього він вибір елементної бази зроблено лише з технічним вус ловиям і Держстандартам, що виключає помилки у виборі елементної бази. Усі обрані радиоэлементы забезпечують граничні температури експлуатації. Такий режим досягається завдяки особливості конс трукции. Особливість у тому, більшість теплонаг руженных елементів мають хороший теплової контакт на корпус моду ля. Приміром, трансформатор перетворювача перебуває у гнізді корпусу. Корпус виконано з матеріалу Д16, які мають хо рошей теплопроводностью, а більшого зменшення теплового соп ротивления, там де це потрібно, застосовується теплопроводящая паста КНТ-8. Усе це дозволяє спроектувати модуль в заданих габаритах.

Механические навантаження на модуль досить значні, т.к. він експлуатується в виробі установлюваному на рухливих объек-

тах Проте, всю конструкцію модуля та її елементів відповідають тре бованиям вибро- і ударної стійкості, заданої в ТЗ.

зважаючи на викладене, можна стверджувати, що модуль забезпечить задану надійність P(t)=0,9 при t=5000. Проведений надалі розрахунок надійності має виявити правильність выб-

ранной елементної бази й самої конструкції модуля. При меншому

розрахунковому значенні надійності знадобиться перегляд елементної

бази варіантів та способів охолодження і, можливо всієї конструкції

модуля.

Так, застосування бескорпусных транзисторів 2Т3642Б-2,

2Т376Б1-2, 2Т397А-2 та інших., і навіть плівкових резисторів R1-12, особливе значення набуває сповнене труднощів і ретельна герметизація всього корпусу.

ПРИЗНАЧЕННЯ І ПРИНЦИП РОБОТИ

Проблема створення економічних, надійних, малогабаритних ис точников електричної енергії для харчування сучасних радоэлект ронных пристроїв стає дедалі актуальною.

Цією проблемою зайняті фахівці всіх країн світу

Велика увага приділяється та підвищення ККД вторинних источни ков харчування, т.к. кількість їх зростає разом із тими устройс твами, де їх використовуються. Одночасно ростуть вимоги, і до стабільності має напруги РЭА.

Тому вибір правильний вибір схеми блоку харчування грає великій ролі отриманні високого ККД.

Для цього він було обрано схема микромодуля харчування з широ ко-импульсной модуляцією.

Блок харчування забезпечує стабілізацію вихідного напруженості із одночасної фільтрацією низькочастотних складових вхідного напруги.

Входное напруга може змінюватися від 20 до 30 У, а вихід ное напруга попри всі дестабілізуючих чинниках (зміна вхідного напруги, температури довкілля, струму навантаження) змінюється не більше 25+1,25 У.

У основу регулювання закладено стабілізований преобразо ватель з широтно-импульсной модуляцією. Микромодуль включає у собі вхідний фільтр, схему управління, проміжний каскад, трансформаторний перетворювач, ректифікатор, вихідний сглажива ющий фільтр. Вхідний фільтр складається з конденсаторів З18...З24, дроселі Др1 і відданість забезпечує придушення пульсацій робочої частоти перетворювача, і навіть забезпечує непроходження ВЧ пульсацій бортсети в вихідну ланцюг.

Микромодуль і двох силових токовых ключів на тран зисторах Т131417...Т26 і транзисторів Т151627...Т36, трансформатора Тр2. Резисторы R46,R47,R48,R49 забезпечують необ ходимый режим токовых ключів.

Микромодуль здійснює необхідну трансформацію напруження і за необхідності може оцінити гальванічну розв'язку ви ходного напруги.

Випрямлення змінного прямокутного напруги осущест вляется диодами VD12...VD19, включених за схемою з середньої точ дідька лисого вторинної обмотки трансформатора. Диоды VD20,VD21 і конденса тор З41 дозволяють отримати необхідну форму вихідного випростаний-

ного напруги в останній момент перемикання діодів випрямляча.

Сглаживающий вихідний фільтр і двох послідовно включених Г-образных LC-фильтров. Перший фільтр складається з нако пительного дроселі Др3 і конденсаторів З42...З51, другий - з дроселі Др4 і конденсаторів З52...З57. Перший фільтр виробляє перетворення широтно-модулированных імпульсів на уряд нап ряжение. Другий фільтр є фільтром придушення радіоперешкод і відданість забезпечує отримання заданих пульсацій вихідного напруги.

Схема управління виконано по гибридно-пленочной технологій і включає у собі ставить генератор (ЗГ) на инверторах У1.1, У1.2, У1.3 і елементах R9, R10, З6; генератор коротких імпульсів на У2.1, У1.4, У2.2; генератор пилки на елементах VT6, R16, З12;

ШИМ-модулятор на підсилювачі постійного струму (УПТ) У16; роздягли тель каналів на триггере У3.1; два (за кількістю каналів) вихідних каскаду на У2.3, VT7, VT8, R17, R18, R19, R24, R22, З8, З9 - перекл вый канал; У2.4, T9, T10, R20, R25, R21, R23, R27, З10, З11 - другий канал; вузол захисту від короткого замикання в навантаженні (У3.2, У7.1, У7.2, У8.1, У8.2, R28, R29, R30, R32, R33, R36, R37, VD8, VD9, З15, З17) й допоміжні ланцюга харчування схеми управле ния.

Перший лінійний стабілізатор параметрического типу осущест вляет харчування логічних елементів У1, У2, У3.

Другий лінійний стабілізатор параметрического типу обеспечи вает харчуванням +12 У і +6 У УПТ (У6).

Додатково в схему управління входить вузол гасіння, обес печивающий скидання магнітної енергії проміжного усилительного каскаду і тим самим дозволяє отримати необхідну форму вихідних імпульсів цього каскаду.

Проміжний усилительный каскад вихідних сигналів по току схеми управління погодження за рівнем. Він охоплює у собі ак тивные елементи VT11, VT12, трансформатор Тр1 з вторинної обмот дідька лисого.

Схема працює так: у разі підвищення вихідного напруги на вхід УПТ через резистивный дільник R50, R34, R35 і R31 надходить підвищену напруга. Пилообразное напруга, на ложенное на постійна напруга дільника, порівнюється зі опор ным. На виході УПТ утворюються імпульси, більш "вузькі ніж було до цього історичного моменту. У кожному каналі звужені імпульси проходять для виходу проміжного каскаду, і з нього надходять на вхід токо вых ключів. Токовые ключі менше час перебуватимуть в откры такому стані. На накопичувальний фільтр надходять вужчі їм пульсы. Накопичувальний фільтр виробляє згладжування за середнім значенням, тому вихідний напруга починає зменшуватися і намагається до свого нормальному значенням.


Обгрунтування і вибір конструкції микроблока харчування РЭА

Микроблок є принципово новим виглядом конструктивного виконання мікроелектронної апаратури підвищеної надійності і високого рівня інтеграції, найперспективнішим напрямом в конс труировании РЭА різного призначення, що є подальшим та більш гнучким розвитком методів гібридної мікроелектроніки.

Аналіз радіоапаратури показав, що вторинні джерела пі тания здебільшого створюються на дискретних корпусних елементах, тоді як інша апаратурна частина будується на інтегральної елементної базі.

Результатом такий підхід було те, що міра і безліч вторинних джерел харчування становить до приблизно 40-50% апаратурною частини РЭА.

В багатьох випадках ці проблеми викликані недосконалістю конс трукции вторинних джерел харчування і пристроїв, отводящих від нього тепло. Ці причини стримують впровадження інтегральних методів проектування силових пристроїв й подальше зменшення їх мас і габаритів. Загальновідомо, що об'ємні конструкції блоків пита ния мають значним температурним опором від своїх ис точника до його стоку. З іншого боку корпусні активні і пасивні елементи схеми також мають великим тепловим опором, що у своє чергу має потребу збільшення обсягів конструкції і охолоджувальної поверхні.

Тепловий потік джерела тепла до його стоку визначається з висловлювання:

t1 - t2

Q = ------- ,

P.S Rт де Q - теплової потік;

t1 - допустима робоча температура елементів схеми по ТУ;

t2 - температура довкілля;

P.S Rт- сумарне теплове опір джерела тепла до його стоку.

Rт = R + Rтс + Rтт

Теплове опір конструкції визначається з висловлювання: l

Rт = ---- , l P.S

де l - відстань джерела тепла до його стоку;

l - теплопровідність;

P.S - навколишня поверхню;

З висловлювання видно, що конструкція силового модуля повинна мати:

найкоротшим відстанню джерела тепла до його стоку

(l має бути мінімальним);

максимальної площею оточуючої поверхні (P.S має бути максимальним);

матеріал тепловідведення повинен мати максимальної теплопро водностью (l має бути максимальним).

Найповніше наведеним вимогам відповідає конструкція изде лия, яка має:

- максимальної площею поверхні за одночасного умень шении її обсягу;

- застосуванням активних елементів малим тепловим сопротив лением, тобто. необхідно застосувати бескорпусные елементи;

- застосуванням конструкції малокорпусных чи бескорпусных пасивних елементів (трансформатори, дроселі);

- застосуванням алюмінію, міді, окису берилію, кераміки 22ХС та інших матеріалів.

З іншого боку, такі конструкції мають мінімальної материа лоемкостью, максимальної простотою монтажу, поліпшеними электри ческими параметрами.


КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТИНА

ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК МИКРОМОДУЛЯ

Конструкторско-технологическая проблема мініатюризації сило вых пристроїв залежить від необхідності створювати й застосовувати спеціальні бескорпусные напівпровідникові прилади й мікросхеми,

спеціальні намоточные деталі особливі методи конструювання,

щоб забезпечити щільну упаковку елементів і низька внутрішньо ті пловое опір конструкції.

На дюралюминиевой підкладці МСБ (l3=4 мм, 190х130;

l= 170 Вт/м град) розташовані дроселі діаметром 36 мм, потужністю 2,8 Вт; діоди діаметром 14 мм потужністю 1,6 Вт кожен; транс форматор діаметром 55 мм, потужністю 1,85 Вт; 10 транзисторів диа метром 10 мм; потужністю по 0,83 Вт кожен, кріпляться на мідної пластині розміром 55х67х2,7 мм.

Застосування бескорпусных приладів дозволяє зменшити обсяг конструкції довести його величини повністю обумовленою енергетичними співвідношеннями та умовами охолодження.

У нашому випадку ми розглядаємо теплової розрахунок микроузла, що дозволяє нам визначити картину температурного поля ДВС з допомогою розрахунку теплових режимів і взаємовпливу елементів.

Приймемо умовні позначення:

Wі              - питома потужність розсіювання елемента, Вт/см2;

Wі max - максимальна питома потужність розсіювання элемен та, Вт/см2;

DQ - допустима абсолютна похибка перегріву, oЗ;

l - теплопровідність підкладки, Вт/м - град;

l3                - товщина підкладки, нм;

Rk              - контактне теплове опір, м2 град/Вт;

Zo               - еквівалентний радіус тепла, мм;

ro                - еквівалентний радіус джерела тепла, мм;

Pі                - потужність джерела тепла, Вт;

P.Sі                - площа поверхні джерела, мм2;


РОЗРАХУНОК ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ДЖЕРЕЛА ТЕПЛА

Экивалентный радіус підкладки

Zo= 90 мм;

Еквівалентний радіус джерела тепла ro=7 мм;

Критериальную величину розраховуємо за такою формулою:

|\\

|\ / 17Zo2

j=? Bі = / ---------     ;

? Rk7l7lіз

|\\\\

/ 17(9710-2)2

j = / ---------------- = 3,5; де Rk = 10-3,

? 4710-37170710-3

Bі - критерій Био;

j - критериальная величина.

Для перебування критерію f необхідно визначити ставлення r/Zo.

Визначаємо функцію f(r/Zo,j) за таблицею;

Y(r/Zo,j)=0,5064

При r=ro визначаємо теплової коефіцієнт F(ro); ставлення r/Zo,j= 0,7/9,0=0,078

1

F(ro)= ----- Y(r/Zo,r/Zo,j)

2l37l

F(ro) = 0,37 град/Вт

Температура у точці r=ro становить

t(ro)7tз = P7F(ro)

t(ro) = 70,6 град

tз приймається рівної to пристрої і одно 70o.

Розраховуємо коефіцієнт F(r/Zo) до таких точок:

r/Zo=0,2;0,3;0,6;1.

З таблиць знаходимо функцію Y тих точок:

Y(0,2)=0,228 Y(0,6)=0,0376

Y(0,3)=0,136 Y(1)=0,0158

Теплові коефіцієнти рівні:

F(0,2)=0,17 F(0,3)=0,10

F(0,6)=0,03 F(1,0)=0,012

Перегревы у тих точках становлять:

Q(0,2)=0,27 Q(0,6)=0,048

Q(0,3)=0,16 Q(1,0)=0,02

Навколо кожного джерела робимо окантовку - зону впливу елементів.

2.1.2 РОЗРАХУНОК ВЗАИМОВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

До кожного i-того джерела тепла розраховується впливом геть сусідні до центра цього джерела точки y-х елементів схеми, які б частково укладено у сфері прямокутника i-то го елемента.

Температура будь-який точки поверхні підстави визначається за такою формулою:

Kі7Wі

Qі= ----- 2 e(q1r1) + Sign q27e(q2r1) + Sign r27e(q1r2) +

[     

+ Sign q27Sign r27e(q2r2)2

]

q1 = d1' + |xo| r1 = d2' + |yo|

q2 = d2' - |xo|   r2 = d2' - |yo|

qo = min q1r max q1r

K = ---------- , qз

D1 D2

де d1'= --- і d2'= ----

l3              l3

D1 і D2 - розміри джерела тепла;

Додо - коефіцієнт якості конструкції; l3

Кк= -- . l

Xo, Yo - безрозмірні координати точки, у якій визначається перегрів у системі координат, центр якої збігаються з центром

i-того елемента,

Страница 1 из 6 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація