Выбор и обоснование Схемы электрической структурной

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: Разработка источника питания ЭВМ

Пояснительная записка

ДП 230101.41.24.2007.01ПЗ

Дипломник Тарабанько И.А.

Руководитель проекта Шлыков В.С..

Консультант по экономическому

разделу Акимов Л.Н.

Рецензент Колотушин И.Ю.

 

 

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование Схемы электрической структурной

2. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной

3. Расчет

3.1 Расчет числа модулей регулируемой части

3.2 Расчет напряжений, поступающих на преобразовательные модули ПМ

3.3 Расчет надежности

4. Конструкция платы источника питания ЭВМ

5. Технологический раздел

6. Экономическая часть.Определение оптовой цены

6.1 Расчет показателей технологичности и экономичности модернизированного устройства

7. Охрана труда

7.1 Техника безопасности при проведении работ в монтажном цехе

7.2 Расчет производственного освещения

7.3 Техника безопасности при работе с ИВЭП

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

 

Решение современных задач науки и техники связано с широким применением электронно-вычислительной аппаратуры. История развития современного этапа вычислительной техники началась в 1943 г. с создания в США первой вычислительной электронной цифровой машины "ЭНИАК" (18 тысяч электронных ламп, 10 тысяч конденсаторов, 6 тысяч переключателей и около 20 тысяч других элементов - вес 30 тонн). Это первое поколение ЭВМ создавалось на электронных лампах. Например, созданные в СССР в 1953 - 54 годах большие ЭВМ, "Стрела", БЭСМ (БЭСМ - 5000 электронных ламп, потребляемая мощность - около 50 кВт. Быстродействие БЭСМ - 2 - 8000 операций в сек.).

Второе поколение ЭВМ создавалось уже на полупроводниковых приборах. В 1948 г. в США Дж. Бардин и У. Браттейн изобрели первый кристаллический триод точечного типа. А в 1958 г. американская фирма IBM выпустила ЭВМ на нескольких тысячах полупроводниковых диодах и триодах. Потребляемая ею мощность составляла всего лишь 5% от мощности ламповых аналогов.

Третье поколение ЭВМ появилось в 60-е годы, когда РЭА стали разрабатывать на принципиально новых элементах - интегральных микросхемах (ИМС). Появление ИМС дало начало новому этапу - микроэлектронике. Появились малогабаритные ЭВМ, отличающиеся быстродействием до 1 млн. операций в сек.

К четвертому поколению относятся ЭВМ, построенные на больших интегральных схемах (БИС) и микропроцессорах.

Пятое поколение ЭВМ представляет класс вычислительной техники, в котором реализованы принципы искусственного интеллекта. Такие ЭВМ позволяют решать задачи, точный метод решения которых неизвестен. Их производительность - свыше 1 млрд. опер×с^-1. В качестве элементной базы используются сверхбольшие интегральные микросхемы (СБИС).

Широкое применение электронно-вычислительной аппаратуры, информационно-измерительных комплексов, средств связи, управления, автоматики и телемеханики, которые в большинстве случаев получают электрическую энергию от промышленной сети переменного тока, требует применения источников вторичного электропитания (ИВЭП), обеспечивающих ее электрической энергией требуемого вида и качества.

ИВЭП для питания ЭВМ должны были на первом этапе их развития обеспечивать значительную потребляемую мощность (порядка 50 кВт). При этом использовались громоздкие трансформаторы. При использовании систем ИВЭП, применявшихся в радиоэлектронной аппаратуре на интегральных схемах второго поколения, их объем мог достигать 70% и более объема функциональной аппаратуры всего радиотехнического комплекса [2]. Применение интегральных схем привело к расширению функциональных возможностей радиоэлектронной аппаратуры. В то же время возросли требования к выходным параметрам и удельным характеристикам ИВЭП. Если для транзисторной радиоэлектронной аппаратуры применялись источники электропитания, имеющие номинальные значения выходных напряжений 12,6; 20; 27; 36 В, то для питания устройств на интегральных схемах требуются источники с номинальными значениями напряжений 2; 5; 12 В.

Расширение функциональных возможностей радиоэлектронной аппаратуры привело в свою очередь к увеличению мощности, потребляемой от источников электропитания. Снижение уровней питающих напряжений и повышение их мощности делают проблематичной миниатюризацию ИВЭП. Традиционный подход к проектированию источников электропитания даже с использованием достижений микроэлектронной технологии не позволяет решить задачу микроминиатюризации ИВЭП. Наиболее перспективным направлением микроминиатюризации ИВЭП является повышение рабочей частоты трансформаторов и фильтров и переход от линейного режима работы регуляторов постоянного напряжения к импульсному, что позволяет существенно (в 2-2,5 и более раз) снизить массу и габариты ИВЭП.

В настоящее время такими высокоэффективными ИВЭП, где реализуется этот подход, считаются ИВЭП с бестрансформаторным входом, которые строятся на основе высокочастотного инвертора напряжения. Включение инвертора, работающего на частоте 20-100 кГц, в структуру ИВЭП обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от первичной сети и резко уменьшает массогабаритные показатели трансформаторов и дросселей, значительно повышает КПД ИВЭП за счет импульсного режима работы мощных транзисторов.

Мы рассмотрим источники с бестрансформаторным входом с низким уровнем выходного напряжения (2-27 В) и широким диапазоном тока нагрузки (1-100 А), которые находят применение в РЭА четвертого и пятого поколения.

Цель настоящего дипломного проекта - разработка источника питания ЭВМ с бестрансформаторным входом с выходным напряжением 5 В и током 2А.

Выбор и обоснование Схемы электрической структурной

 

Для создания ИВЭП с широким диапазоном регулирования напряжения или тока, а также повышения их надежности целесообразно использовать адаптивные источники с бестрансформаторным входом. Структура таких источников сложнее, чем у линейных. На рисунке 1 приведена общая структурная схема адаптивного ИВЭП с бестрансформаторным входом, которая включает сетевой выпрямитель (СВ), дискретный исполнительный орган (ДИО), датчик тока (ДТ) и устройство управления (УУ). Под адаптивными ИВЭП с бестрансформаторным входом будем понимать устройства стабилизации, регулирования и преобразования напряжения (тока), имеющие ДИО со структурой, изменяющейся в зависимости от отклонений выходного напряжения DU или диапазона регулирования напряжения U_рег, тока DI_н или надежности Р (рисунок 1). ДИО может быть выполнен для получения требуемой надежности на N основных и F резервных преобразовательных модулях (ПМ) с трансформаторным выходом на раздельных магнитопроводах. Число сочетаний ПМ зависит от задач, которые ставятся перед источником электропитания (стабилизация, регулирование, повышение надежности) и обеспечиваются УУ. Устройство управления может включать в себя следующие каналы адаптации ДИО:

1. По стабилизации напряжения на нагрузке U₁ = f (U_н).

2. По диапазону регулирования напряжения U₂ = f (U_рег).

3. По кратности изменения тока нагрузки U₃ = f (DI_н).

4. По отказам модулей ДИО U₄ = f (p).

Выбираем вариант 2 по диапазону регулирования напряжения

U₂ = f (U_рег). на нагрузке. В этом варианте для регулирования напряжения U_н в широком диапазоне модули должны соединяться по входным цепям параллельно, а по выходным последовательно - (вид соединения ПР - ПС).

источник вторичное электропитание схема

Однофазное переменное напряжение сети U_с = 220В % частотой 50 ± 1 Гц выпрямляется выпрямителем СВ и поступает на преобразовательные модули ПМ ДИО, где преобразуется в высокочастотное напряжение с прямоугольными импульсами (меандр.) и далее через трансформаторный выход на выпрямитель и датчик тока ДТ, после которого DU_н, отклонение напряжения на нагрузке от заданного значения, поступает на устройство управления УУ, которое корректирует U_н, включая или отключая соответствующие модули ПМ (инверторы).

Представленную структурную схему можно рассматривать как базовую для адаптивного ИВЭП. В зависимости от требований, предъявляемых к ИВЭП и его конкретной технической реализации, организация ИВЭП может отличаться от базовой. Адаптивный ИВЭП может быть выполнен с использованием различных блоков, часть которых при решении поставленной задачи обязательна (например, ПМ в различных их вариантах), а другие могут быть и не включены (например, устройство плавного запуска).

Выбранная структурная схема адаптивного ИВЭП с бестрансформаторным входом на основе регулируемого конвертора приведена на рисунке 2. Она состоит из двух функциональных узлов - сетевого выпрямителя СВ и преобразователя напряжения ПН. Сетевой выпрямитель (рисунок 1) выполняет функции выпрямления напряжения сети и сглаживания пульсаций. На выходе СВ формируется напряжение Е постоянного тока, которое характеризуется значениями 264 - 340 В для однофазной сети 220В %. Преобразователь напряжения включает в себя конвертор К и устройство управления УУ. Конвертор состоит из регулируемого инвертора И, преобразующего постоянное выходное напряжение СВ в переменное прямоугольной формы, трансформаторно - выпрямительного узла ТВУ, работающего на повышенной частоте (20 кГц) и обеспечивающего гальваническую развязку сети с нагрузкой, и высокочастотного фильтра ФВ. Устройство управления (УУ) обеспечивает мощные транзисторы импульсами управления.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: