Контроллер CTR-chp7

Целью данного  расчёта является получение полных сведений о печатной плате как  о несущей части печатного  узла

Печатная плата  должна быть оптимальных размеров и  обладать достаточной прочностью при  оказании на неё внешних дестабилизирующих  факторов при эксплуатации.

Каждая печатная плата характеризуется по трём признакам:

- по типу платы;

- по группе  жесткости;

- по классу  точности.

По типу различают односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы. Моя плата является двусторонней. Двусторонняя печатная плата характеризуется следующими показателями:

–Установка ЭРЭ осуществляется на контактных площадках, созданных специально для них, а так же на противоположной стороне пайки.

–Возможность обеспечения повышенных требований к точности выполнения проводящего рисунка;

–Отсутствие дополнительного изоляционного покрытия;

–Высокая ремонтопригодность;

–Возможность автоматизации формовки выводов, установки элементов и пайки.

Группа жесткости  печатной платы  определяется в зависимости  от условия эксплуатации разрабатываемого устройства. Она определяет работоспособность  печатной платы в условиях внешних  воздействующих факторов.

По ГОСТ 23752-79 я выбираю третью группу жёсткости, которая характеризуется климатическими условиями, которые приведены в таблице 31:

 

Таблица 31: Группа жесткости печатной платы

Испытание на воздействие	Значение
Испытание на воздействие  повышенной температуры	+50
Испытание на воздействие  пониженной температуры	-40
Испытание на воздействие  повышенной влажности	95%
Испытание на воздействие пониженного атмосферного  давления	(600мм.рт.ст.)

 

Параметры окружающей среды для группы У1 по ГОСТ 15150-69 подходят под параметры, указанные в ГОСТ 23752-79 для третьей группы жёсткости, значит печатная плата при этой группе жёсткости будет оставаться работоспособной.

Класс точности определяется, исходя из коэффициента заполнения, а  так же состава элементной базы.

Коэффициент заполнения показывает какая площадь платы занята элементами.

 

3.2.2.1 Определим коэффициент заполнения:

 

                                К_з=å S_{i уст.}/S_п.п. ,                           (1)

 

где S_{i уст} - установочная площадь всех элементов на печатной плате;

     S_п.п. - площадь печатной платы.

 

3.2.2.2 Определим å S_i.уст по формуле:

 

SS_{i уст.}= SS_{i рез.}+ SS_{i конд…}+ SS_{i транз..}+ SS_{i диодов .}+ SS_{i индук.} + SS_{i предох..} +

  +SS_{i реле.. .}+ SS_{i микросхем.}+ S_{i клеммник.}+ SS_{i штырь PLD} + S_{i xport.} ,                  (2)

 

где S S_{i рез} - установочная площадь всех резисторов;

     S S_{i конд} - установочная площадь всех конденсаторов;

     S S_{i транз} - установочная площадь всех транзисторов;

     S S_{i диодов} - установочная площадь всех диодов;

     S S_{i индукт.} - установочная площадь всех индуктивностей;

  S_{i предох} - установочная площадь для предохранителя ;

S S_{i реле} - установочная площадь для всех реле;

S S_{i микросхем} - установочная площадь всех микросхем;

SS_{i клеммн.} - установочная площадь всех винтовых клеммников;

S_{i штырь PLD} –установочная площадь занимаемая PLD-6;

S_{i xport} - установочная площадь занимаемая Xpotr-485;

 

                         å S = S_i * n ,                                    (3)

 

 где S_i - площадь одного элемента;

      n - общее число элементов.

 

3.2.2.3 Определяем суммарную площадь, занимаемую резисторами.

 

            å S_{I всех рез}= S_{I рез0603} + S_{I рез2512} + S_{I резst32} ,                                 (4)

 

                             S_{I  рез х} = n*l_рез*D_рез ,                           (5)

 

где l_рез - длина резистора;

    D_рез - ширина резистора.

 

S S_{i рез.0603} =25*1.6*0.8=32 ( мм ²).

S S_{i рез.2512} =2*6.35*3,2=40,64 ( мм ²).

S_{I резst32}  =1*3,4*3,4=11,56 ( мм ²).

å S_{I всех рез}= 32+40,64+11,56=84,2 ( мм ²).

 

3.2.2.4 Определяем суммарную площадь, занимаемую конденсаторами

                               

å S_{iвсех конд}= S_{iконд0603} + S_{iконд 1206}+S_{iконд a-case} +S_{iконд d-case}+S_{iконд elzet}+

                       +S_{ikонд. C10,14,23} ,                                        (6)

 

                      S_{I  конд х} = n*l_конд*D_конд  ,                                               (7)

 

где l_конд - длина конденсатора;   

    D_конд - ширина конденсатора.

 

S_{iконд 0603} =18*1,6*0,8=23,04 (мм ²);

S_{iконд 1206} =1*6,35*3,2=20,32 (мм ²);

S_{iконд a-case} =1*3,2*1,6=5,12 (мм ²);

S_{iконд d-case} =1*7,3*4,3=31,39 (мм ²);

S_{iконд elzet} =1*31,5*16=504 (мм ²);

S_{ikонд. C10,14,23} =3*п*r² =3*3,14*25=235,5 (мм ²);

å S_{iвсех конд}=23,04+20,32+5,12+31,39+504+235,5=819,37 (мм ²);

 

3.2.2.5 Определяем суммарную площадь, занимаемую транзисторами.

 

                            å S_{iвсех транз}= S_{iтранз1.} + S_iтранз2 + S_iтранз3 ,          (8)

 

                           S_{I  транз х} = n*l_транз*D_транз  ,                                      (9)

 

где l_транз – длина транзистора;   

    D_транз - ширина транзистора;

 

S_iтранз1 =2*2,5*3=15 (мм ²);

S_iтранз2 =1*6,71*6,3=42,3 (мм ²);

S_iтранз3 =1*10*4,4=44 (мм ²);

å S_{iвсех транз}=15+42,3+44=101,3 (мм ²);

 

3.2.2.6 Определяем суммарную площадь, занимаемую диодами.

 

             åS_{iвсех диод} = S_iдиод.1 + S_iдиод.2 + S_iдиод.3 + S_iдиод.4 ,                             (10)

 

                          S_{iдиод. х} =п*l_{диод.сб.}*D_{диодн.сб.} ,                        (11)

 

где l_диод. – длина диодной сборки;   

    D_диодн. - ширина диодной сборки;

 

S_iдиод1 =1*23,5*5,7=133,95 (мм ²);

S_iдиод2 =4*2,1*1,4=11,76 (мм ²);

S_iдиод3 =2*7,11*6,22=88,45 (мм ²);

S_iдиод4 =1*10*2,5=25 (мм ²);

åS_{iвсех диод}=133,95+11,76+88,45+25=259,16 (мм ²);

 

3.2.2.7 Определяем суммарную площадь, занимаемую индуктивностями.

 

           åS_{iвсех индук}= S_iиндук1 + S_iиндук2 + S_iиндук3 + S_iиндук4 ,                 (12)

 

                      S_{iиндук х} =п*l_индук*D_индук  ,                               (13)

 

где l_индук. – длина транзистора;   

    D_индук - ширина транзистора;

 

S_iиндук1 =1*2*1,25=2,5 (мм ²);

S_iиндук2 =1*п* r² =1*3,14*14,06=44,1 (мм ²);

S_iиндук3 =1*п* r² =1*3,14*22,56=70,83 (мм ²);

S_iиндук4 =1*28*17,3=484,4 (мм ²);

åS_{iвсех индук}=2,5+44,1+70,83+484,4=601,83 (мм ²);

 

3.2.2.8 Определяем суммарную площадь, занимаемую предохранителем.

 

                     S_{iпредох.}=1*l_{предох.}*D_{предох.} ,                                  (14)

 

где l_{предох.} – длина предохранителя;   

    D_предох - ширина предохранителя;

 

S_{iпредох} =1*22,1*3=66,3 (мм ²);

 

3.2.2.9 Определяем суммарную площадь, занимаемую реле.

                  åS_{iвсех реле.} = S_iреле1 + S_iреле2 ,                             (15)

                          

                   S_iреле.х=п*l_реле.*D_реле. ,                                   (16)

 

где l_реле. – длина реле;   

    D_реле. - ширина реле

 

S_{iреле 1} =3*38*12=1368 (мм ²);

S_{iреле 1} =1*28*5=140 (мм ²);

åS_{iвсех реле.} =1368+140=1508 (мм ²);

 

3.2.2.10 Определяем суммарную площадь, занимаемую микросхемами.

     åS_{iвсех микросхем} = S_{iмикросхем1}+ S_{iмикросхем2}+ S_{iмикросхем3}+ S_{iмикросхем4} ,       (17)

 

                   S_{iмикросхем х}=1*l_{микросхем}*D_{микросхем} ,                         (18)

 

где l_{микросхем} – длина микросхемы;   

     D_{микросхем} - ширина микросхемы

 

S_{iмикросхем1} =1*4*4=16 (мм ²);

S_{iмикросхем2} =1*4,9*3,9=19,11 (мм ²);

S_{iмикросхем3} =1*4,8*5=24 (мм ²);

S_{iмикросхем4} =1*12,6*10=126 (мм ²);

åS_{iвсех микросхем} =16+19,11+24+126=185,11 (мм ²);

 

3.2.2.11 Определяем площадь, занимаемую клеммниками.

                 åS_{iвсех клем} = S_iклем1 + S_iклем2 + S_iклем3 + S_iклем4 ,              (19)

 

                             S_iклем=п*l_клем*D_клемн                                 (20)

 

где l_клем – длина клеммника;   

   D_клем - ширина клеммника;

 

S_iклем1 =4*10,5*10,2=428,4 (мм ²);

S_iклем2 =1*15,5*10,2=158,1 (мм ²);

S_iклем3 =2*5,08*6,27=63,7 (мм ²);

S_iклем4 =2*7,62*6,27=95,5 (мм ²);

åS_{iвсех клем} =428,4+158,1+63,7+95,5=745,7 (мм ²);

 

3.2.2.12 Определяем площадь, занимаемую штыревым разъемом PLD-6.

 

                           S_iPLD-6=l_PLD-6*D_PLD-6 ,                                 (21)

 

где l_PLD-6– длина PLD-6;   

   D_PLD-6 - ширина PLD-6;

 

S_iPLD-6 =7.62*5=38.1 (мм ²);

 

3.2.2.13 Определяем площадь, занимаемую Xport-485.

 

                             S_ixport=l_xport*D_xport ,                                  (22)

 

где l_xport – длина Xport-485;   

    D_xport - ширина Xport-485;

 

S_ixport =33.9*18.25=618,6 (мм ²);

                

3.2.2.14 Определяю площадь печатной платы

                             

                                     S_п.п.=a*b,                                  (23)

 

где а - длина печатной платы;

     в - ширина печатной платы.

 

S_п.п.=110*85 =9350 (мм ²).

 

3.2.2.15 Определяю суммарную площадь всех установленных элементов.

 

SS_iуст=84,2+819,37+101,3+259,16+601,83+66,3+1508+185,11+745,7+38,1+

+618,6=5028 (мм ²)                                                

 

3.2.2.16 Определяем коэффициент заполнения

 

К_з = 5028/9350 = 0,54

 

Из условия 0<К_з<1 классы распределяются следующим образом:

К_з =0,3…0,5 – 1 и 2 классы;

К_з =0,5…0,6 – 3 класс;

К_з =0,6…0,8 – 4 и 5 классы.

К_з=более 0,8 – 6 и 7 классы

Для класса 1 и 2 возможно использование дискретных элементов (R, C, VD, VT)  при малой и средней насыщенности поверхности печатной платы.

На печатной плате 3 класса используются дискретные элементы, а также микросхемы и микросборки при средней и высокой насыщенности поверхности печатной платы.

На печатной плате 4 и 5 классов  используются микросхемы, микросборки и БИС (большие интегральные схемы) при высокой и очень высокой насыщенности поверхности печатной платы.

Для 6 и 7 классов  характерны безвыводные элементы или элементы BGA, контактные площадки которых располагаются под самим элементом. Так же имеется возможность изготовления проводника шириной от 0,075 до 0,050 

Коэффициент заполнения  равен 0,54 ,из этого следует, что данная схема имеет 3 класс точности.