Нередко радиоаппаратуру устанавливают возле окна. При проветривании помещения в теплое время года влажный наружный воздух обдувает ее, попадает через вентиляционные отверстия внутрь футляра, и, если температура вне помещения выше, чем внутри, относительная влажность воздуха в футляре растет, может выпасть роса. Такая же картина наблюдается и зимой, но в этом случае внешний воздух охлаждает блоки радиоаппаратуры, и роса выпадает на них из влажного воздуха помещения. Этим объясняется требование инструкций по эксплуатации выдерживать внесенный с улицы в помещение аппарат не менее двух часов, не извлекая из упаковки (коробка защищает его от влажного воздуха).

Действие влажного воздуха на радиоаппаратуру объясняется малыми размерами молекул воды (до 3·10-8 см). Это позволяет ей проникать в мельчайшие поры и трещины диэлектриков, а так как она хорошо растворяет соли и щелочи, то происходящий при этом процесс электролитической диссоциации приводит к образованию проводящих электролитов, резко снижающих поверхостное и объемное сопротивление изоляции.

Даже при нормальной относительной влажности воздуха (65%) все тела покрыты тончайшей (0,001...0,01 мкм) пленкой влаги, которая может быть непрерывной (на гидрофильной поверхности) или прерывистой (на гидрофобной). С ростом относительной влажности толщина пленки растет и при 93...96% достигает сотни микрон, резко снижая поверхостное сопротивление изолятора.

Уменьшение поверхостного и объемного сопротивлений приводит к шунтированию элементов, появлению гальванических связей между ними, возрастанию потерь в конденсаторах и трансформаторах, падению добротности катушек и так далее. Все это вызывает ухудшение работы аппарата и в ряде случаем выход его из строя из-за электрических пробоев.

Весьма опасна, особенно для серебра и олова, электрохимическая коррозия, приводящая к нарушению паяных соединений в печатном монтаже, возрастанию переходного сопротивления контактов реле и переключателей (вплоть до полного разрыва цепи). Большую опасность высокая относительная влажность представляет для самих печатных плат: из-зи небольших расстояний между проводниками появление пленки и капель влаги приводит к пробою между ними.

Следовательно, воздух с высокой (более 80%) относительной влажностью, действующей длительное время на радиоаппаратуру,- фактор, который необходимо учитывать при ее конструировании и эксплуатации. Ежедневная работа в течение четырех-пяти часов в какой-то мере предохраняет радиоаппаратуру от повреждения в этих условиях.

Способы защиты радиоэлектронной аппаратуры от действия влажного воздуха бывают пассивными и активными. Пассивная защита основана на создании барьера, либо замедляющего проникновение влаги, либо полностью изолирующего его от влажного воздуха. В первом случае это достигается пропиткой или покрытием объекта различными веществами (смолами, лаками, компаундами), во втором - помещением его в герметичный корпус (металлический корпус, стеклянный или керамический баллон). Активная защита заключается в поглощении влаги адсорбентами, снижающими относительную влажность воздуха в кожухе аппарата до безопасного уровня.

Пассивные способы в настоящее время - основные при защите радиоаппаратуры. Следует, однако, отметить, что полная герметизация бытовых аппаратов обычно не применяется из-за большой стоимости, значительной материалоемкости, увеличения массы и объема аппарата, сложности уплотнения осей ручек управления, плохой ремонтопригодности и так далее.

Самый распространенный и дешевый способ защиты гетинаксовых и стеклотекстолитовых печатных плат - покрытие их бакелитовыми, эпоксидными и другими лаками или эпоксидной смолой. Наиболее стойко к действию влаги покрытие из эпоксидной смолы, обеспечивающее самое высокое поверхостное сопротивление. Несколько хуже защитные свойства перхлорвиниловых, фенольных и эпоксидных лаков. Плохо защищает покрытие из полистирола, но в отличие от остальных, при помещении изделия в нормальные условия оно быстро восстанавливает свои свойства.

Далее приведены наиболее распространенные материалы, применяемые для защитных покрытий.

Лак СБ-1с, на основе фенолформальдегидной смолы, нанесенный на поверхность сохнет при температуре 600 С в течение 4 ч, наносят его до пяти слоев с сушкой после каждого слоя, получается плотная эластичная пленка толщиной до 140 мкм.

Лак УР-231 отличается повышенной эластичностью, влагостойкостью и температуростойкостью, поэтому может применяться для гибких оснований. Лак приготовляют перед нанесением в соответствии с инструкцией и наносят на поверхность пульверизацией, погружением или кисточкой. Наносят четыре слоя с сушкой после каждого слоя при температуре 18-230 С в течение 1,5 ч.

Для аппаратуры, работающей в тропических условиях, в качестве защитного покрытия применяют лак на основе эпоксидной смолы Э-4100. Перед покрытием в лак добавляют 3,5% отвердителя № 1, смешивают и разводят смесью, состоящей из ацетона, этилцеллозольва и ксилола до вязкости 18-20 сек по вискозиметру ВЗ-4. После смешивания жидкость фильтруют через марлю, сложенную в несколько слоев. В полученную смесь погружают чистую высушенную аппаратуру. После каждого погружения стряхивают излишки смеси и ставят сушить на 10 мин, таким образом наносят шесть слоев. Это покрытие обладает малой усадкой и плотной структурой.

Исходя из вышеперечисленных сравнений выбираем для защитного покрытия от действия влаги лак УР-231.

 4. расчетная часть

4.1. Определение ориентировочной площади печатной  платы

Сначала рассчитаем суммарную площадь резисторов МЛТ-0,125

S1=n1×L1×D1

S1=22×6×2,2=290,4 мм2

где S1 - суммарная площадь резисторов МЛТ-0,125

 n - количество резисторов МЛТ-0,125

 L1 - длина резистора МЛТ-0,125, мм

 D1 - ширина резистора МЛТ-0,125, мм

Рассчитаем суммарную площадь резисторов МЛТ-0,25:

S2= n2×L2×D2

S2=4×7×3=84 мм2 

где  S2 - суммарная площадь резисторов МЛТ-0,25

        n2 - количество резисторов МЛТ-0,25

        L2 - длина резистора МЛТ-0,25, мм

        D2 - ширина резистора МЛТ-0,25, мм

Рассчитаем суммарную площадь резисторов МЛТ-0,5:

S3=n3×L3×D3

S3=2×10,8×4,2=90,72 мм2

где  S3 - суммарная площадь резисторов МЛТ-0,5      

  n3 - количество резисторов МЛТ-0,5     

  L3 - длина резистора МЛТ-0,5, мм                                                                      

  D3 - ширина резистора МЛТ-0,5, мм

Рассчитаем суммарную площадь резисторов СП3-1б:

S4=n4×L4×D4

S4=1×15,5×8,2=127,1 мм2.

где S4 - суммарная площадь резисторов СП3-1б

       n - количество резисторов СП3-1б

        L4 - длина резистора СП3-1б, мм

      D4 - ширина резистора СП3-1б, мм

Рассчитаем суммарную площадь конденсаторов К53-1:

S5=n5×L5×D5

S5=3×13×4=156 мм2.

где S5 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 15 мкФх16 В.

       n5 - количество конденсаторов К53-1 емкостью 15 мкФх16 В

       L5 - длина конденсатора К53-1 емкостью 15 мкФх16 В, мм

       D5 - ширина конденсатора К53-1 емкостью 15 мкФх16 В, мм

S6=n6×L6×D6

S6=1×10×4=40 мм2

где S6 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В.

n6 - количество конденсаторов К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В

L6 - длина конденсатора К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В, мм

D6 - ширина конденсатора К53-1 емкостью 6,8 мкФх16 В, мм

S7=n7×L7×D7

S7=1·17·4=68 мм2

где S7 - суммарная площадь конденсаторов К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В.

L7 - длина конденсатора К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В, мм

D7 - ширина конденсатора К53-1 емкостью 4,7 мкФх30 В, мм

Рассчитаем суммарную площадь конденсаторов К50-6:

S8=n8·p·r82    

S8=2·3,14·32=56 мм2

где S8 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 10 мкФх16 В.

n8 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 10 мкФх16 В.

p=3,14

r8 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 10 мкФх16 В, мм

S9=n9·p·r92 

S9=2·3,14·3,752=88 мм2

где S9 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 30 мкФх16 В.

n9 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 30 мкФх16 В, мм

r9 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 30 мкФх16 В, мм.

S10=n10·p·r102

S10=1·3,14·72=154 мм2

где S10 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 50 мкФх25 В.

n10 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 50 мкФх25 В.

r10 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 50 мкФх25 В, мм

S11=n11·p·r112

S11=1·3,14·62=113 мм2

где S11 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх10 В.

n11 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх10 В.

r11 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 100 мкФх10 В, мм

S12=n12·p·r122

S12=1·3,14·62=113 мм2

где S12 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх16 В.

n12 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 100 мкФх16 В.

r12 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 100 мкФх16 В, мм

S13=n13·p·r132

S13=1·3,14·92=254 мм2

где S13 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 200 мкФх25 В.

n13 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 200 мкФх25 В.

r13 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 200 мкФх25 В, мм

S14=n14·p·r142

S14=1·3,14·92=254 мм2

где S14 - суммарная площадь конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФх25 В.

n14 - количество конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФх25 В.

r14 - диаметр конденсатора К50-6 емкостью 500 мкФх25 В, мм

Рассчитаем суммарную площадь конденсаторов КД-2б:

S15=n15·L15·D15

S15=1·16,5·5=82,5 мм2

где S15 - суммарная площадь конденсаторов КД-2б.

n15 - количество конденсаторов КД-2б.

L15 - длина конденсатора КД-2б, мм

D15 - ширина конденсатора КД-2б, мм

Рассчитаем суммарную площадь конденсаторов КМ-5:

S17=n17·L17·D17

S17=1·11·3,3=36,3 мм2

где S17 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,033 мкФ.

n17 - количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,033 мкФ.

L17 - длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,033 мкФ, мм

D17 - ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,033 мкФ, мм

S18=n18·L18·D18

S18=1·8,5·3=25,5 мм2

где S18 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.

n18 - количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.

L18 - длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм

D18 - ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм

S19=n19·L19·D19

S19=1·6·3=18 мм2

где S19 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.

n19 - количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,047 мкФ.

L19 - длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм

D19 - ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,047 мкФ, мм

S20=n20·L20·D20

S20=2·8,5·3=51 мм2

где S20 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 2200 пФ.

n20 - количество конденсаторов КМ-5 емкостью 2200 пФ.

L20 - длина конденсатора КМ-5 емкостью 2200 пФ, мм

D20 - ширина конденсатора КМ-5 емкостью 2200 пФ, мм

S21=n21·L21·D21

S21=1·13·3=39 мм2

где S21 - суммарная площадь конденсаторов КМ-5 емкостью 0,01 мкФ.

n21 - количество конденсаторов КМ-5 емкостью 0,01 мкФ.

L21 - длина конденсатора КМ-5 емкостью 0,01 мкФ, мм

D21 - ширина конденсатора КМ-5 емкостью 0,01 мкФ, мм

Рассчитаем площадь микросхемы К237УН2:

S22=n22·L22·D22

S22=1·19,5·7,5=146,2 мм2

где S22 - суммарная площадь микросхемы К237УН2.

n22 - количество микросхемы К237УН2.

L22 - длина микросхемы К237УН2, мм

D22 - ширина микросхемы К237УН2, мм

Рассчитаем суммарную площадь стабилитронов Д814Б:

S23=n23·L23·D23

S23=2·15·7=210 мм2

где S23 - суммарная площадь стабилитронов Д814Б.

n23 - количество стабилитронов Д814Б.

L23 - длина стабилитронов Д814Б, мм

D23 - ширина стабилитронов Д814Б, мм

Рассчитаем суммарную площадь транзисторов КТ315Г:

S24=n24·L24·D24

S24=4·6·3=72 мм2

где S24 - суммарная площадь транзисторов КТ315Г

n24 - количество транзисторов КТ315Г

L24 - длина транзисторов КТ315Г, мм

D24 - ширина транзисторов КТ315Г, мм

Рассчитаем суммарную площадь транзисторов ГТ402:

S25=n25·p·r25

S25=1·3,14·5,852=107 мм2

где S25 - суммарная площадь транзисторов ГТ402

n25 - количество транзисторов ГТ402

r25 - радиус транзисторов ГТ402, мм

Рассчитаем суммарную площадь транзисторов ГТ404:

S26=n26·p·r26

S26=1·3,14·5,85=107 мм2

где S26 - суммарная площадь транзисторов ГТ404

n26 - количество транзисторов ГТ404

r26 - радиус транзисторов ГТ404, мм

Рассчитаем суммарную площадь транзисторов КТ605А:

S27=n27·p·r27

S27=1·3,14·5,85=107 мм2

где S27 - суммарная площадь транзисторов КТ605А

n27 - количество транзисторов КТ605А

r27 - радиус транзисторов КТ605А , мм

Далее рассчитаем суммарную площадь всех радиоэлементов:

Så=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9+S10+S11+S12+S13+S14+S15+S16+S17+S18+S19+S20+S21+S22+S23+S24+S25+S26+S27

Så=303,6+84+136+127,1+156+40+68+56+88+154+113+113+254+254+
+82,5+200+36,3+25,5+18+51+39+146,2+210+72+107+107+107=3148 мм2

где Så - суммарная площадь всех радиоэлементов.

Определим ориентировочную площадь печатной платы:

Sпп=2·(Så+Sпров)

Sпп=2·(3148+3148)=12592  мм2

Sпров=Så=3148  мм2

где Sпп - ориентировочная площадь печатной платы

Sпров - площадь печатных проводников

Исходя из рассчитанной площади печатной платы выбираем ее размер - 140х100 мм.

4.2. Расчет минимальной ширины проводника

Большая поверхность и хороший контакт с изоляционным основанием обеспечивает интенсивную отдачу тепла от проводника изоляционной платы и в окружающее пространство, что позволяет пропускать бÓльшие токи, чем через объемные проводники того же сечения. Для печатных проводников, расположенных на наружних слоях, допускается плотность тока до 20 А/мм2. При этом заметного нагрева проводников не наблюдается.

Плотность тока определяется по формуле:

D=I/S

где I=0,5 А - максимальный ток в схеме

S - площадь сечения печатного проводника, мм2

Отсюда

S=I/D

S=0,5/20=0,025 мм2

Как известно,

S=b·h

где b - ширина проводника

Отсюда

b=S/h

b=0,025/0,035=0,71 мм

Таким образом, минимальная ширина печатного проводника может быть 0,71 мм. Поэтому в качестве нормальной ширины проводника будем принимать значение 1 мм.

 5. РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Перед началом разработки топологии печатной платы необходимо решить вопросы, связанные с печатной платой. Решение этих вопросов поможет конструктору оптимально разместить электрорадиоэлементы на печатной плате.

В начале конструкторской работы должны быть решены вопросы, касающиеся габаритных размеров печатной платы и координат крепежных отверстий. Габаритные размеры выбираются из стандартного ряда. Выбор размеров нужно выполнять очень тщательно, поскольку малые размеры и жесткие допуски увеличивают стоимость печатной платы. Все ограничения по высоте печатного узла должны быть оговорены и сообщены конструктору, чтобы он мог их учесть при размещении на плате крупногабаритных деталей.

Для того, чтобы оптимально разместить тепловыделяющие и термочувствительные элементы конструктор должен быть проинформирован о конструкции всей аппаратуры в целом, в том числе о применяемом способе охлаждения (конвекция, принудительное воздушное охлаждение и так далее) и способе установки платы в аппаратуре (вертикальное, горизонтальное).

 Также необходимо оговорить какие радиоэлементы непосредственно на плате не устанавливаются, например, ручки управления громкостью и тембром, кнопочные выключатели, светодиоды выносятся на переднюю панель, предохранители - на заднюю стенку. Для разъема, установленного на печатной плате, может потребоваться совмещение либо с отверстием в задней стенке, либо с жестко закрепленной приборной ответной гнездовой колодкой.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5