Курсовая работа: Разработка печатной платы устройства управления питания компьютерной системы

Трассировка печатной платы – это проведение проводников, соединяющих площадки, так, чтобы они имели минимальную длину, и минимальное число переходов на другие слои с целью устранения пересечений.

Чертежи печатных плат выполняют на бумаге имеющей координатную сетку, нанесённую с определённым шагом. Наличие сетки позволяет не ставить на чертеже размеры на все элементы печатного проводника. При этом по сетке можно воспроизвести рисунок печатной платы при изготовлении фотооригиналов, с которых будут изготовлять шаблоны для нанесения рисунка платы на заготовку. Координатную сетку наносят на чертёж с шагом 2,5 или 1,25 мм. Шаг 1,25 мм. применяют в том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечений линий) координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет два и более вывода, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. Диаметр отверстий в печатной плате должен быть большего диаметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0,8 мм диаметр неметаллизированного отверстия делают на 0,2 мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0,8 мм – на 0,3 мм больше.

Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы. Связанно это с тем, что при гальваническом осаждении металла на стенках отверстия малого диаметра, сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получится неравномерной, а при большом отношении длины к диаметру некоторые места могут остаться непокрытыми. Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половины толщины платы. Отверстия на плате нужно располагать таким образом, чтобы расстояние между краями отверстий было не меньше толщины платы. В противном случае перемычка между отверстиями не будет иметь достаточной механической прочности.

Чтобы обеспечить надёжное соединение металлизированного отверстия с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку. Контактные площадки отверстий рекомендуется делать в форме кольца.

Печатные проводники рекомендуется выполнять прямоугольной конфигурации, располагая их параллельно линиям координатной сетки.

Проводники на всём их протяжении должны иметь одинаковую ширину. Если один или несколько проводников проходят через узкое место, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длина участка, на котором уменьшена ширина, должна быть минимальной.

Следует иметь в виду, что узкие проводники (шириной 0,3 – 0,4 мм) могут отслаиваться от изоляционного основания при незначительных нагрузках. Если такие проводники имеют большую длину, то следует увеличивать прочность сцепления проводника с основанием, располагая через каждые 25 – 30 мм по длине проводника металлизированные отверстия или местные расширения типа контактной площадки с размером 1х1мм или более. Если проводник проходит в узком месте между двумя отверстиями, то нужно прокладывать его так, чтобы он был перпендикулярен линии, соединяющей центры отверстий. При этом можно обеспечить максимальную ширину проводников и максимальное расстояние между ними. Экраны и проводники шириной более 5 мм следует выполнять с вырезами Связанно это с тем, что при нагревании плат в процессе из изоляционного основания могут выделяться газы. Если проводник или экран имеет большую ширину, то газы не находят выхода и могут вспучить фольгу Участки платы, по которым не должны проходить печатные проводники, обводят штрихпунктирной линией и соответствующие указание делают в технических требованиях. Зенковку на отверстиях графически не показывают. Кроме перечисленных данных в технических требованиях чертежа должно быть указано:

А) Номер ГОСТа или ТУ, которым должна соответствовать плата;

Б) Шаг координатной сетки;

В) Указания о гальваническом покрытии проводников печатной платы, например: «Печатный монтаж серебрить Ср 9».

Г) Способ изготовления печатной платы.

Для поверхностей печатной платы, которые в процессе изготовления подвергаются механической обработке (контур платы, отверстия, пазы, и т.п.), устанавливают норму на шероховатость.

Размеры на чертеже печатной платы указывают одним из следующих способов: с помощью размерных и выносных линий; нанесением координатной сетки в прямоугольной или в полярной системе координат; комбинированным способом.

При задании размеров координатной сетки её линии нумеруют. Проводники шириной более 2,5 мм можно изображать двумя линиями, при этом, если они совпадают с линиями координатной сетки, числовое значение ширины на чертеже не указывают. Отдельные элементы рисунка печатной платы можно выделять штриховкой, чернением. Круглые отверстия, имеющие зенковку, и круглые контактные площадки с круглыми отверстиями изображают одной окружностью.

2.4 Расчет надежности

Надежность - свойства аппаратуры сохранять свои выходные параметры в определенных условиях эксплуатации. Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое обуславливается безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

К основным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы Р(t), интенсивность отказов λ(t), среднее время безотказной работы T_ср.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа.

Расчет вероятности безотказной работы производится по формуле:

Р(t)=е^{-גּ* t} , где λ_у – суммарная интенсивность отказов с учетом условий эксплуатации.

t- требуемое время безотказной работы (10.000ч)

Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов, по отношению к общему количеству исправно работающих в среднем выходит из строя в единицу времени. Интенсивность отказов определяется по формуле:

λ₀ =∑ λ_iэ N_i ,

где λ_iэ - интенсивность отказов iэлемента, N_i – число элементов.

Наработка на отказ Т_о – среднее время работы изделия между соседними отказами. Т_о = 1/ λ₀

Выполним расчет надежности устройства гальванической развязки, работающего в стационарных условиях, определим вероятность безотказной работы за 10.000 ч и среднюю наработку до первого отказа.

Наименование и число элементов, входящих в устройство, электрические и тепловые режимы их работы сведем в таблицу

ННаименование и тип элемента	Обозначение в схеме	Количество элементов, n	Интенсивность отказов номинальная λо i · 10‾ 6 1/час	Режим работы		Поправочный коэффициент α i	Интенсивность отказов действительная
				Коэф. Нагрузки Kн	Температура, С		Для одного элемента α i λо i · 10‾ 6 1/час	Для ni элементов ni α i λо i · 10‾ 6 1/час
Ррезисторы ппостоянные ннепроволочные С2-33-0,125	R1-R8	8	0,4	0,6	50	0.62	0,24	1.92
Конденсаторы оксидно-полупроводниковые К53-4А	C1-C4	4	2,4	0,6	50	0.36	0,86	3.44
Диоды импульсные кремниевые 2Д512	VD1-VD3	3	0,6	0,7	50	0.94	0.56	1.68
Микросхемы КР544УД2А	DA1,DA2	2	0,3	0,5	50	0.3	0.6
Оптрон АОД130А	U1	1	0,3	0.5	50	0.3	0.7
Соединители	DB9	2	0,14	50	0.14	0.3
Печатная плата	1	0,7	50	0.7	0.28
Пайки	61	0,004	50	0.004	0.244

1. Суммарную интенсивность отказов определим по формуле: