Расчет электромагнитной совместимости цифровых узлов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский Федеральный Университет

Политехнический Институт

Радиотехнический факультет

Кафедра «Приборостроение и телекоммуникации»

Расчет электромагнитной совместимости цифровых узлов

Выполнил:

ст-т гр. Р 53-4

Шолотов П.А.

Проверил:

Г. М. Алдонин

Красноярск 2007

Конструкторский анализ

Проектируемое устройство предназначено для синхронизации темпа ударных музыкальных инструментов с частотой переключения ламп и используется совместно с автоматом световых эффектов.

Синхронизатор рассчитан на напряжение питания 9 В, источником питания является сетевой блок питания (на 9 В). Потребляемый ток не более 10 мА. Особых требований к стабильности напряжения питания не предъявляется, но следует учитывать, что работоспособность микросхем серии К176 при питании более 10 или менее 8 В не гарантируется.

Печатная плата изготавливается из стеклотекстолита и рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125, конденсаторов КМ-5. Оксидный конденсатор С3 - К50-35. Диоды Д9 заменимы на любые маломощные (КД521А). Вместо транзисторов можно применить аналогичные, а также серий КТ312, КТ3102, КТ209 с любым буквенным индексом.

Поскольку частота входного сигнала порядка 100 Гц особых требований к электромагнитной совместимости не предъявляется.

Помехи практически не сказываются правильности работы синхронизатора.

Так как потребляемая устройством мощность составляет всего 100 мВт, то особых требований к системе охлаждения также не предъявляется. В крышке корпуса проделаны отверстия для улучшения конвекции воздуха.

1 Выбор системы охлаждения в соответствие с ОСТ4Г0.070.003

Цель работы: выбор способа охлаждения для разработанной на конструкторском практикуме конструкции в соответствии с ОСТ4Г0.070.003.

Исходные данные:

а) Мощность рассеиваемая блоком или индивидуальным элементом .

б) Допустимая температура нагретой зоны

в) Диапазон изменения температуры окружающей среды

Определим расчетную поверхность нагретой зоны ,

- для блока с воздушным охлаждением

где  и  - горизонтальные размеры кожуха;  - высота кожуха блока; - коэффициент заполнения, (0,2-0,3)

Определим минимальную величину допустимого перегрева нагретой зоны, .

.

Определим величину удельной мощности нагретой зоны , :

.

1.1 Естественное воздушное охлаждение при нормальном атмосферном давлении

По значениям  и  определенным выше найдем значение вероятности Р, обеспечения нормального теплового режима блоков (рис. 1).

Исходя из рисунка для  и  вероятность обеспечения нормального теплового режима:

  – обеспечить нормальный тепловой режим блока можно, причем не следует уделять особого внимания вопросам охлаждения.

Рисунок 1

1.2 Естественное воздушное охлаждение при атмосферном давлении отличном от нормального

Кроме перечисленных исходных данных должны быть известны значения следующих величин:

- атмосферное давление H1 вне корпуса, мм. рт. ст.

- атмосферное давление Н2 внутри корпуса, мм. рт. ст.

На основании значений H1 и Н2 определим значение поправочного коэффициента при помощи таблицы для блоки с перфорированным кожухом (таблица 1).

Таблица 1

H1= H2
мм. рт. ст.	1520	760	500	400	300	200	100	80	60	40	20	5
	0.85	1.0	1.07	1.19	1.28	1.35	1.60	1.67	1.76	1.87	2.02	2.17

Для H1=H2=760 (мм. рт. ст.) поправочный коэффициент равен единице, следовательно, эквивалентное значение удельной мощности нагретой зоны:

Выберем режим охлаждения в соответствие с рисунком 2 и таблицей 2.

Рисунок 2

Таблица 2.

Зона	Система охлаждения
1.	Воздушное естественное
2.	Естественно-принудительное воздушное
3.	Принудительное воздушное
4.	Смешанное воздушно-жидкостное
5.	Жидкостное
6.	Жидкостно-испарительное без прокачки
7.	Жидкостно-испарительное с интенсивной прокачкой
8.	Жидкостно-испарительное с интенсивной прокачкой
9.	Испарение с прокачкой

; ;  следовательно, охлаждение воздушное естественное.

2 Расчет надежности

Произведем расчет надежности на основании конструктивных особенностей компонентов входящих в РЭС, их числа и надежности.

Определим следующие характеристики надежности:

 – вероятности безотказной работы системы;

 – интенсивности отказов системы;

 – среднее время безотказной работы.

Вероятность безотказной работы для невосстанавливаемой аппаратуры определяется на основании следующего закона:

,

где интенсивность отказов системы

.

Среднее время безотказной работы

.

Интенсивность отказов каждого компонента с учетом поправок:

,

где  – интенсивность отказов ЭРЭ,  – эксплуатационный коэффициент отказов, учитывающий влияние электрической нагрузки и рабочей температуры; , ,  – коэффициенты, учитывающие влияние номиналов, конструктивных особенностей и возможности ухода параметров ЭРЭ;  – коэффициент, учитывающий критичность ЭРЭ данного вида к действию механических нагрузок. Уровень механических нанагрузок, действующих на ЭВА, определяется техническими условиями;  – коэффициент, учитывающий соотношение между отказами типа «обрыв» и «КЗ».

Коэффициенты  и  являются обязательными при расчётах реальных значений опасностей отказов. Коэффициенты , ,  и  рассчитываются только для специальных схем.

Значение коэффициента  берется на основании специальной таблицы для соответствующего коэффициента нагрузки и температуры 30°С. Коэффициент  так же берется из таблиц для конденсаторов и резисторов.

Таблица 3 – Результаты расчета надежности