2.2 Расчет печатного монтажа

Исходными данными для расчета:

1. Напряжение вторичного источника питания: U₂ = 15В.

2. Максимально возможный ток через печатный проводник Imax⁼ 1,4 А.

3. Материал печатной платы фольгированный стеклотекстолит.

4. Методы изготовления печатной платы – химический.

5. Методы получения рисунка – офсетная печать.

6. Размер платы, например: 110 40 мм.

7. Резистивное покрытие печатных проводников – припоем ПОС-61.

При расчетах печатного монтажа определяются:

1) минимально допустимое расстояние (зазор) между двумя печатными проводниками, исходя из максимального рабочего напряжения в электрической схеме – 0,2 мм

2) минимально допустимая ширина проводника:

b_min I_max /(h_пхI_доп)=1,4/(0,2+0,005+0,005)*30=0,2 мм

I_max– максимально возможный ток через печатный проводник;

h_п = h_Ф+ h_nm + h_r - толщина печатных проводников;

h_Ф– толщина фольги;

h_nm – толщина предварительно осажденной меди;

h_r – толщина наращенной гальванической меди;

I_доп – допустимое значение плотности тока ;

2) падение напряжения на печатном проводнике:

U_ПП= ρℓ ∕ (h_nb_min)=0,02*208,5/1,8*0,21=11 В

р – удельное сопротивление печатного проводника;

ℓ– длина проводника,мм;

b_min – минимальная ширина проводника, мм.

3) мощность потерь:

Pп = 2πfСU²_paбtgδ=6,28*(20…20000)*0,5² *0,03*130*10^-12=122,5пВт(122,5нВт)

f – рабочая частота, Гц;

U_paб – рабочее напряжение, В;

С – паразитная емкость печатной платы, пФ;

С = 9 ×10 ^-3 ε S_ПП ε ∕ h_п =(0,009*5*787,3 *5)/2=130 пФ

tgδ– тангенс угла потерь.

ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика

h_п – толщина платы, мм;

S_ПП – суммарная площадь печатных проводников, мм².

S_ПП = Sкпл + Sпр=412+375,3=787,3 мм ₂

Sкпл – площадь контактных площадок.

Sкпл= n (π R²_k - πR²_отв)=41(3,14*2,05²-3,14*1)=412

Sпp – суммарная площадь печатных проводников в виде линий.

где R_k – радиус контактной площадки, мм;

R_отв – радиус отверстия, мм;

n – количество контактных площадок.

Snp = bl=208,5*1,8=375,3

где b – ширина печатного проводника мм;

l – общая длинна печатных проводников мм;

При различных ширине и длине печатных проводников их объединяют для расче­та в группы одинаковых примерно размеров и рассчитывают общую площадькак сумму площадей групп:Sпp = Sпp1+ Sпp2 + Sпp3+ …

4) площадь металлизации (Sмет) состоит из суммарной площади печатных проводников (Sпп), маркировки отдельных ЭРЭ (S_мapк) и условного обозначения платы (S_yo):

S_мет = S_пп + S_мapк + S_yo=787,3+ 20+0=807,3 мм²

Рассчитанное значение S_мeт заносится в технические требования к чертежу пе­чатной платы (графическая часть КП).

5)паразитная поверхностная емкость между соседними проводниками рассчитывается по формуле:

С = К_пℓ_п ε=0,14*3=0,42

К_n– коэффициент, зависящий от ширины проводников и их взаимного расположе­ния;

ℓ_п – длинна взаимного перекрытия проводников, см;

ε – диэлектрическая проницаемость материала платы:ε=(ε_д+1)/2.

6)величина паразитной взаимоиндуктивности между двумя параллельными пе­чатными проводниками – определяется по формуле :

M=2ℓ(ln2l/D-1)=2*208,5*(6,03/2,5) =1,005 мкГн

М – взаимоиндукция в нГн;

ln – натуральный логарифм;

ℓ– длина проводников, см;

D = d + b — расстояние между центрами (осями) проводников, см.