|
Номер контакта
|
Сигнал, номинал
напряжения, В
|
Цвет проводника
|
|
1
|
+3.3
|
Коричневый
|
|
2
|
+3,3
|
Коричневый
|
|
3
|
Общий
|
Черный
|
|
4
|
+5
|
Красный
|
|
5
|
Общий
|
Черный
|
|
6
|
+5
|
Красный
|
|
7
|
Общий
|
Черный
|
|
8
|
Сигнал
POWERGOOD (питание в норме)
|
Оранжевый
|
|
9
|
+5VSB (питание
в дежурном режиме)
|
Фиолетовый
|
|
10
|
+12
|
Желтый
|
|
11
|
+3,3
|
Коричневый
|
|
12
|
-12
|
Голубой
|
|
13
|
Общий
|
Черный
|
|
14
|
Сигнал PS-ON
(дистанционное включение питания)
|
Серый
|
|
15
|
Общий
|
Черный
|
|
16
|
Общий
|
Черный
|
|
17
|
Общий
|
Черный
|
|
18
|
-5
|
Белый
|
|
19
|
+5
|
Красный
|
|
20
|
+5
|
Красный
|
Цвет подводящих проводов и значение напряжений на контактах
этих разъемов следующие: 1 - желтый, +12 В; 2,3 - черные, общий; 4 - красный,
+5 В.
Самые маленькие розетки разъемов типа AMP 171822-4 предназначены
для соединения с устройствами накопителей на гибких магнитных дисках. Цвет
подводящих проводов и значение напряжений на контактах для них следующие: 1 -
красный, +5 В; 2, 3 - черный, общий; 4 - желтый, +12 В.
Как правило, на внешней стороне корпуса источника питания
наклеена этикетка, на которой приведена цветовая маркировки проводников
вторичного питания для данного изделия. В этом случае при работе следует
использовать сведения, приведенные на этикетке.
В корпусе системного модуля компьютера блок питания крепится
таким образом, что его стенка с установленными приборными частями разъемов и
вентилятором выходят на тыльную сторону корпуса. Противоположная боковая стенка
основания и кабели вторичных напряжений с разъемными соединителями находятся
внутри корпуса системного модуля.
Поскольку первичное напряжение питания подается на входные
цепи АТХ блока питания непосредственно, сетевой выключатель для него в
компьютерной системе отсутствует.
Системная плата компьютеров АТХ конструктива содержит узел
формирования маломощных сигналов для управления состоянием входной цепи PS-ON блока питания. Узел
находится постоянно под напряжением, поступающим от специального каскада блока
питания - автогенераторного источника для питания элементов схемы дежурного
режима. Питание на узел подается независимо от режима работы остальной схемы
компьютера. Включение/выключение блока питания и устройств компьютера
производится коммутацией кнопки Switchpower, установленной на лицевой панели системного
модуля компьютера.
1.4 Принцип
работы блока питания DTKXAD 819ARпо блок-схеме
Входное переменное напряжение 220 В, 50 Гц поступает на
входной каскад импульсного преобразователя напряжения - на сетевой фильтр. Этот
узел предназначен для подавления помех, возникающих в промышленной сети
переменного тока и проникающих на вход данного источника питания. В направлении
от данного источника питания в сеть распространяются помехи, производимые самим
преобразователем и частично импульсными устройствами электронной схемы
вычислительного средства. Помеха такого рода является кондуктивной, то есть может
распространяться в проводах питающей сети и по проводникам вторичного питания
источника. Помехи, распространяющиеся по проводам, могут быть симметричными и
несимметричными. Так как заранее вид помехи предсказать трудно, то схема
фильтра строится в расчете на подавление обоих видов помех.
К выходу сетевого фильтра подключается выпрямитель,
выполненный по двухполупериодной схеме. В его состав входит селектор входного
питающего напряжения - переключатель, установленный в корпусе источника
питания. Позиции переключателя обозначены на его движке. Положение
переключателя определяется по маркировке, которая видна через специальное
окошко. С его помощью осуществляется выбор номинала напряжения питающей сети
115 или 220 В. Нагрузкой выпрямителя являются: полумостовой усилитель мощности
основного высокочастотного преобразователя напряжения первичной сети и
маломощная схема автогенераторного вспомогательного источника.
Во вторичную цепь АВИ включена схема линейного
параметрического стабилизатора для формирования напряжения +5 В, обеспечивающая
питание элементов компьютера в течение дежурного режима.
Для гальванической развязки с вторичными напряжениями питания
к усилителю мощности подключен импульсный трансформатор ТЗ. Позиционное
обозначение трансформатора соответствуем принципиальной схеме источника
питания. Импульсные напряжения с вторичных обмоток трансформатора поступают на
блок выпрямителей В схемах выпрямителей вторичных напряжений используются диоды
различных модификаций, что определяется номинальной токовой нагрузкой каждого
отдельного канала. Во вторичном канале напряжения +3,3 В введен дополнительный
стабилизатор. Регулировка и подстройка номиналов вторичных напряжений по всем
каналам осуществляется с помощью системы обратной связи, вход которой подключен
к выходам блока фильтров.
Для управления работой усилителя мощности в цепи обратной
связи применен каскад широтно-импульсного модулятора длительности импульсов
возбуждения. После сравнения поступившего сигнала с эталонным уровнем, ШИМ
каскад формирует сигналы об увеличении поступления энергии во вторичную цепь
или о ее сокращении. В соответствии с этим производится модуляция длительности
импульсов, которые через согласующий каскад, усиливающий их, подаются на
входные цепи усилителя мощности.
Воздействие на ШИМ регулятор оказывается не только при
изменении вторичных напряжений в пределах диапазона регулирования,
соответствующего нормальной работе, но и в случае возникновения экстренной
ситуации (неконтролируемого увеличения или снижения напряжений на нагрузке). Ключевая
СИП воздействует на ШИМ модулятор блокируя его работу в случае возникновения
аномальных процессов в цепи нагрузки.
1.5
Характеристика блоков импульсного блока питания DTK XAD 819AR
Сетевой фильтр предназначен для подавления помех, возникающих
в промышленной сети переменного тока и проникающих на вход данного источника
питания.
Выпрямитель - схема предназначенная для преобразования
(выпрямления) переменного тока в пульсирующий. Выполнен по двухполупериодной
мостовой схеме Гретца.
Усилитель мощности - усилитель электрических сигналов.
Трансформатор Т3 служит для гальванической развязки с
вторичными напряжениями питания к усилителю мощности.
Блок выпрямителей служит для выпрямления напряжения с
вторичных обмоток трансформатора Т3.
Блок фильтров служит для выделения выходных напряжений.
Схема измерения перенапряжений является частью цепи защиты от
перенапряжений.
ШИМ регулятор - преобразователь импульсов, действующий по
принципу модуляции их ширины, является одним из основных каскадов импульсного
источника питания. Принцип работы источника состоит в том, что от ШИМ
регулятора зависит поступление всей энергии во вторичные цепи питания.
Правильность же его работы определяют параметры стабилизации вторичных
напряжений. Все основные преобразования ШИМ сигналов, а также их формирование
осуществляется модулятором, выполненным на микросхеме типа TL494.
Согласующий каскад. Для управления работой усилителя мощности
в цепи обратной связи применен каскад широтно-импульсного модулятора
длительности импульсов возбуждения. После сравнения поступившего сигнала с
эталонным уровнем, ШИМ каскад формирует сигналы об увеличении поступления
энергии во вторичную цепь или о ее сокращении. В соответствии с этим
производится модуляция длительности импульсов, которые через согласующий
каскад, усиливающий их, подаются на входные цепи усилителя мощности.
Автогенераторный вспомогательный источник является источником
питания в дежурном режиме. Канал дежурного режима должен выдавать
стабилизированное напряжение с номинальным значением +5 В постоянно, когда на
источник питания подано первичное напряжение. Этот канал должен оставаться
работоспособным, даже если остальные вторичные питающие напряжения отключены
внешним сигналом высокого логического уровня, поданным на вход PS-ON источника питания.
Напряжение дежурного канала необходимо для формирования самого сигнала PS-ON. Состояние дежурного
режима может быть установлено, если существует необходимость запуска ПЭВМ через
карту локальной сети (LAN-адаптер) или модем.
Стабилизатор канала 5VSB служит для обеспечения
стабилизации напряжения +5VSB.
1.6 Описание
схемы электрической принципиальной импульсного блока питания DTK XAD 819AR
Полная принципиальная схема представлена в графической части
дипломного проекта
Все элементы на принципиальной схеме расположены на одной
односторонней печатной плате. Здесь не показаны разъемы подключения сетевого
питания и выключатель, который находится на системном модуле персонального
компьютера.
Для защитного отключения схемы первичного преобразования
входного напряжения при неисправностях во входной цепи перед помехоподавляющим
фильтром установлен плавкий предохранитель. Наличие плавкого предохранителя
обязательно и является выполнением соответствующего требования
"Руководства
по проектированию источников питания" версия 0.9. Ток
его срабатывания составляет 5 А при уровне питающего напряжения 250 В.
Предельные параметры предохранителя выбраны с учетом технологического запаса.
Необходимость выбора предохранителя с таким запасом обусловлена использованием
емкостного фильтра, установленного после диодного выпрямителя. В соответствии с
законом коммутации, напряжение на конденсаторе не может изменяться мгновенно
(скачком), то есть в начальный момент подключения преобразователя к питающей
сети конденсаторы фильтра С5 и С6 представляют собой короткозамкнутые элементы.
В этот момент через цепь входного фильтра происходит скачок тока, который
снижается по мере зарядки этих конденсаторов. В процессе нормальной работы
преобразователя общий ток потребления, протекающий через предохранитель,
определяется величиной подключенной нагрузки и КПД источника. Типономинал
предохранителя выбирается с учетом максимального первоначального броска тока. В
качестве ограничителя пускового тока и для обеспечения плавной зарядки емкостей
преобразователя используется терморезистор NTCR1. Терморезистор имеет
отрицательный коэффициент сопротивления (обозначен на схеме - t) и соответственно при
нагревании сопротивление этого резистора уменьшается. В исходном (холодном)
состоянии терморезистор имеет сопротивление, равное нескольким омам, поэтому в
начальный (пусковой) момент он выполняет функции ограничителя тока. В процессе
работы схемы преобразователя происходит постепенный разогрев терморезистора,
при этом его сопротивление снижается до нескольких десятых долей ома. В рабочем
режиме он не оказывает заметного влияния не только на работу схемы, но и на его
энергетические показатели источника питания.
Далее по схеме между предохранителем и диодным выпрямителем
включен индуктивно-емкостной сетевой фильтр, выполненный на элементах С1, Т1,
С2, Т5, СЗ и С4. Фильтр осуществляет функции помехоподавления как для внешних
помех, проникающих из питающей сети на вход источника, так и для внутренних,
возникающих при работе ВЧ преобразователя. В фильтре использованы индуктивные
элементы, изготовленные с применением высокочастотных ферритовых сердечников -
дросселей Т1 и Т5. Поскольку в современных аппаратных средствах вычислительной
техники применяются импульсные устройства (цифровые логические элементы
электронных схем, импульсные источники питания), основной спектр помех смещен в
область частот с нижней границей 20-30 кГц. Помехи, проникающие в сеть от
вычислительных средств, являются комбинацией частотных составляющих,
появляющихся в результате импульсных помех преобразователя напряжения и
информационных составляющих обрабатываемых данных. Для подавления
несимметричных помех используется звено П-типа, состоящее из нескольких
элементов: конденсатора С1, дросселя Т1 и конденсатора С2. Второе звено
фильтра, выполненное на следующих элементах: конденсаторе С2, дросселе Т5 с
двумя обмотками включенными навстречу друг другу (отмечено на схеме точками),
конденсаторах С4 и СЗ, - предназначено для фильтрации симметричных помех.
Элементы фильтра выбраны таким образом, что затухание помех по мере увеличения
частоты их спектральных составляющих относительно частоты среза фильтра
непрерывно возрастает. Энергия, накопленная в индуктивно-емкостных элементах
входного фильтра, позволяет компенсировать
кратковременные сбои питающего. Точка соединения
конденсаторов С4 и СЗ выведена на корпус и подключается к защитному заземлению.
Подобная конструкция помехоподавляющего фильтра предполагает обязательное
заземление корпуса прибора. Если этого не сделать, то на корпусе будет
присутствовать потенциал, равный половине питающего напряжения.
В данном варианте схемы импульсного источника питания не
применяется автоматическое опознавание номинала напряжения первичной питающей
сети. Значение входного напряжения выбирает пользователь и устанавливает его
коммутацией переключателя S l, который изображен на принципиальной схеме над сетевым
диодным выпрямителем на элементах Dll - D14. При напряжении первичной сети равном 220 В средний
контакт переключателя остается свободным и никуда не подключается. Если работа
источника питания должна производиться с питанием от напряжения 115 В, то
средний контакт переключателя при коммутации соединяется с точкой соединения
конденсаторов С5 и С6. Рассмотрим, как переключатель действует на схему.
В положении переключателя, соответствующем входному
переменному напряжению 220 В, в работе находятся все диоды двухполупериодного
выпрямителя Dll - D14. Действующее значение выпрямленного напряжения, измеренного на
положительной обкладке конденсатора С5 относительно отрицательной обкладки С6,
составляет 220 В х 1,41 = 310 В. Именно на напряжения, близкие к данной
величине, рассчитаны все рабочие режимы усилителя мощности, вторичные цепи и
параметры стабилизации ШИМ формирователя. Если сохранять схему выпрямителя без
изменения, то при переходе на питание от пониженного напряжения, то есть 115В,
действующее значение напряжения должно снизиться до уровня 115 В х 1,41 = 162
В. Для того чтобы значение выпрямленного напряжения не изменилось
переключателем подключают один из фазных проводов первичной сети к точке
соединения конденсаторов С5 и С6.
К установке переключателя селектора входного напряжения
следует относиться особенно осторожно. Если селектор напряжения будет
установлен в положение 115 В и в таком состоянии источник питания будет
подключен к питающей сети на 220 В, то сработает схема удвоения напряжения.
Напряжение на положительной обкладке конденсатора С5 будет стремиться к
значению 220 Вх1,41х 2 = 620 В. Уровни рабочих напряжений большинства элементов
не рассчитаны на такой режим электропитания. Поэтому произойдет пробой силовых
транзисторов усилителя мощности, диодов выпрямительного моста, сгорит
предохранитель и могут выйти из строя конденсаторы сетевого фильтра С5 и С6,
предельное напряжение которых обычно не превышает более 200 В. Предохранитель
не сможет защитить активные элементы схемы до их пробоя.
Менее критичным является включение источника питания в сеть
115 В с переключателем, установленным в положение 220 В. В этом случае значение
входного напряжения будет ниже минимального значения, определенного в основных
технических характеристиках в 180 В. Условия работы схемы не будут выполнены и
преобразователь не запустится.
Плавкий предохранитель F1 перегорает, когда через
пробитые транзисторы начинает протекать значительно увеличенный ток. Сгоревший
предохранитель не позволит развиваться процессу повреждения источника питания.
Контроль уровня
входного напряжения выполняется с помощью двух варисторов Z1 и Z2, установленных во
входной цепи источника питания. Варисторы - нелинейные элементы, сопротивление
которых зависит от приложенного к ним напряжения. Если напряжение на варисторе
не превышает определенного значения, то его сопротивление остается высоким и
практически не изменяется. В случае повышения напряжения его сопротивление
резко снижается. Эта способность варисторов используется и для создания узла
защиты от повышения входного питающего напряжения. Наиболее распространенный
тип варисторов, применяемых в источниках питания, - 07D241.
Первый варистор - Z1 постоянно подключен параллельно входным клеммам
источника питания. Он рассчитан на срабатывание при напряжении, превышающем
значение 260 В, когда его сопротивление снижается настолько, что увеличенный
ток выжигает предохранитель F1.
Варистор Z2 установлен между средней точкой конденсаторов С5 и С6
сетевого фильтра и корпусом источника питания. Этот элемент выполняет защитные
функции при попадании потенциала на корпус прибора. Напряжение на Z2 в нормальных рабочих
условиях не превышает 170 В или, если быть точным, 155 В при первичном питании
от 220 В и 162 В при питании от 115 В. Попадание фазного напряжения на корпус
вызовет увеличение напряжение на Z2, его сопротивление уменьшится и предохранитель F1 сгорит.
Общий принцип функционирования источника питания заключается
в следующем. После подачи на вход источника переменного напряжения питания,
выпрямления его диодным мостом на диодах D11 - D14 и фильтрации на
сглаживающем фильтре, образованном дросселем Т и конденсаторами С5, С6,
постоянное напряжение с номинальным значением 310 В поступает на каскад
усилителя мощности, основными активными элементами которого являются
транзисторы Q9,
Q10, и на каскад
однотактного высокочастотного преобразователя. Последний выполнен на
транзисторе Q3.
Если выпрямленное питающее напряжение превышает 180 Вх 1,41 = 254 В (уровень
нижней границы питающего напряжения), происходит самовозбуждение
преобразователя на Q3. В состав каскада этого автогенератора входит трансформатор Тб,
к вторичной обмотке которого подключены выпрямители на диодах D8 и D9, с выхода которых
снимается напряжение для питания ШИМ формирователя и стабилизатора канала
питания схемы компьютера в дежурном режиме (+5VSB). Один вывод вторичной
обмотки трансформатора Тб подсоединен к общему проводу вторичного питания.
Выпрямители ШИМ канала и стабилизатора напряжения питания в дежурном режиме
подключены к двум включенным последовательно полуобмоткам трансформатора Тб.
Выпрямитель ШИМ формирователя образован диодом D9. Фильтрация напряжения
с выхода этого выпрямителя осуществляется конденсатором С24. Выпрямитель и
фильтр канала дежурного режима (+5VSB) образован диодом D8 и конденсатором С14
соответственно. При поступлении питания ШИМ преобразователь запускается и
начинает формировать импульсные сигналы для возбуждения усилителя мощности. Усилитель
мощности выполнен на транзисторах Q9 и Q10 по полумостовой схеме. Для нормальной работы
усилителя мощности необходимо, чтобы транзисторы открывались по очереди и в
разные промежутки времени. Включение транзисторов в полумостовой схеме требует,
чтобы была исключена возможность их одновременного открывания
и протекания сквозного тока, так как это выведет их из строя. Обеспечение
корректной работы транзисторов силового каскада выполняется логикой
формирования управляющих последовательностей ШИМ регулятора.
С вторичных обмоток трансформатора ТЗ импульсные напряжения
поступают во вторичные цепи, где происходит их выпрямление и фильтрация.
Полученные напряжения затем стабилизируются и используются для питания. К
каналам вторичных напряжений подключены датчики, выполняющие функции
измерительных цепей по выявлению короткого замыкания в нагрузке,
неконтролируемого повышения напряжений по каналам и контролю текущего уровня
основных вторичных напряжений. Сигналы этих датчиков воздействуют на ШИМ
преобразователь, определяя род его работы в каждый момент времени.
2. Расчетная
часть
2.1
Проверочный расчет радиоэлементов схемы электрической принципиальной
Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная импульсного
преобразователя напряжения
Рисунок 12 - Структурная схема импульсного преобразователя
напряжения
Исходные данные:
E = 14 В - напряжение источника питания
Uвх = 220 В - входное напряжение
Iвх = 1 A - Входная сила тока
Т= 50 ˚С - рабочая температура
f = 5 кГц - рабочая частота
Выбор транзисторов производится по следующей методике:
Рассчитать максимальное значение коллекторного тока каждого
транзистора.
= Рвых/ƞЕ =UвхIвх/ƞ= 220*1*
/0,8*10 = 0,0275
где ƞ - К.П.Д.
преобразователя.
Рассчитать максимальное напряжение между коллектором и эмиттером
каждого транзистора в двухтактной схеме.
|Uкэ макс| = 1,2*2Е=1,2*2*14 = 33,6 В
По значению Iк макс и Uкэ макс выбирать тип транзисторов. Выбираем транзистор
КТ315Г со следующими параметрами:
Iк макс = 100 mA,
Uкэ макс = 35 В,
Рк макс = 150 мВт
Вычислить сопротивления делителя напряжения R1 и R2. Определить
ориентировочное сопротивление резистора R1.
R1 = 4/Iб макс = 4*h21э / Iк макс * К нас = 4*20/2,5*2 = 16 Ом,
где Кнас = 2 - коэффициент насыщения.
Задаваясь падением напряжения на резисторе R1 равным 1 В, определить сопротивление резистора R2 по формуле:
R2 =
= 
= 216 Ом
Выбрать емкость блокировочного конденсатора С1 равной 1 мкФ.
Расчет трансформатора необходимо проводить по следующей методике:
Определить габаритную мощность трансформатора по формуле:
Pr ≈ 1,3*Uвх*Iвх ≈ 1,3*220*1* ≈ 0,286 В *А
Так как максимальная мощность составляет 25 Вт, выбрать
трансформатор с тороидальным сердечником марки 50 НП.
Произвести расчет размеров сердечника трансформатора.
Qc*Qo = 
Где Qc и Qo соответственно сечение стержня и окна сердечника, f - рабочая частота преобразователя, Bs - индукция насыщения сердечника, j - плотность тока в обмотке, Кс - коэффициент заполнения
окна обмоткой, S - количество стержней сердечника.
Выбрав тороидальный сердечник из материала марки 50НП найти:
Qc*Qo = 
= 17,85
Ориентировочные значения ширины стержня a, внутреннего диаметра сердечника d и ширины ленты c определить по
формулам:
а ≈ 0,7
≈ 0,7
≈ 2,05 см;
d ≈
2a ≈ 2*2? 05 ≈ 4,1 см;
с ≈ 1,5 * а ≈1,5 * 2,05 ≈3,075 см;
Выбрав ленту со значением с = 3 (близким к расчетному) найти
площадь сечения сердечника по формуле:
Qc = ac = 2,05 * 3 = 6,15
Определить число витков половины коллекторной обмотки трансформатора.
,5Wк = 
= 
= 5 витков
Определить число витков половины базовой обмотки трансформатора.
,5 Wб = 0,5 Wк 
= 5 * 
≈ 1 виток
Определить число витков выходной обмотки трансформатора.
Wв = 0,5Wк = 
= 5 
= 82 витка
Определить действующее значение коллекторного тока.
Iк = 
= 
= 0,02 А
Определить базовый ток транзистора.
Iб = 
= 
= 0,001 А
Найти толщину провода коллекторной обмотки трансформатора.
= 1,13
= 1,13 
= 0,03 мм
Найти толщину провода базовой обмотки трансформатора.
= 1,13 
= 1,13 
≈ 0,007 мм
Найти толщину провода выходной обмотки трансформатора.
= 1,13 
= 1,13 
≈ 0,3 мм
Проверка транзисторов производится по следующей методике:
Проверить выбранный транзистор по допустимой мощности рассеиваемой
на коллекторе Pк макс. Для этого определить максимальную
допустимую мощность при максимальной температуре 50 ˚С по формуле:
Pк макс40
= 40˚
= 20˚
Сравниваем Pк макс со
средней мощностью, рассеиваемой на коллекторе каждого транзистора Рк ср.
Получаем Рк макс = 2 Вт без дополнительного теплоотвода и Рк макс = 20 Вт с
дополнительным теплоотводом.
Определить среднее значение мощности транзисторов, работающих в
ключевом режиме.
Рк ср = Ркотс + Рк нас + Рка ≈ Рк нас + Рка ≈ 0,625 +
0,7 ≈ 1,35 Вт
Так как среднее значение мощности транзисторов не превышает Рк
макс= 2 Вт, то дополнительный теплоотвод не требуется.
2.2 Расчет
надежности импульсного блока питания DTKXAD 819AR
Надёжность - свойство изделия выполнять заданные функции,
сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого
промежутка времени. Надёжность является комплексным свойством, которое
обуславливается качественными характеристиками и количественными.
Для большинства элементов аппаратуры вероятность безотказной
работы может быть подсчитана по формуле:
P (t) =e^ (-λt)
При последовательном соединении элементов в структурной схеме
надёжности, аппаратура будет работать безотказно, если не произойдёт отказ
первого элемента структурной схемы, второго, третьего и т.д. Для нахождения
вероятности безотказной работы всей последовательной схемы необходимо,
очевидно, перемножить вероятности безотказной работы всех её элементов, т.е.
P (t) =p_1 (t) p_2 (t) …p_n (t) =e^ (-λnC1t) e^ (-λ2t) …e^ (-λnt) =e^ (- (λ1+λ1*…*λ1)) =e^ (-λt)
где Р (t) - вероятность безотказной работы аппаратуры; р1 (t), р2 (t) - вероятность
безоткатной работы последовательно включенных в структурную схему элементов, λ= λ1+ λ2+…+λn - интенсивность отказов
аппаратуры, равная сумме интенсивностей отказов последовательно соединенных в
структурной схеме элементов, е - основание натурального логарифма; t - заданное время работ
схемы.
Нужные для расчёта интенсивности отказов значения А.
определяют в зависимости от имеющихся данных и требуемой точности таким же
образом, как и для отдельного элемента.
средняя наработка на отказ:
Тср =1/ λсх,
интенсивность отказа схемы:
λизд. =λnR+λnC+…+λплаты+λпайки,
где λn - интенсивность отказов
всех элементов данной группы;
λплаты - интенсивность
отказов печатной платы;
λпайки - интенсивность
отказов всех паек;
Надежность элементов функционального модуля является одним из
факторов, существенно влияющих на интенсивность отказа изделия в целом.
Интенсивность отказов элементов зависит от конструкции, качества изготовления,
от условий эксплуатации и от электрических нагрузок в схеме.
Коэффициент нагрузки для транзисторов, диодов, конденсаторов,
керамических конденсаторов, резисторов и трансформаторов, для трансформаторов,
индуктивностей и микросхем рассчитываются соответственно по формулам
К=Р/Р. мах,
К= U/Uн,
К=U/Uн,
К=Р/Рн,
К= I/Iн
К= Iвх/Iвх. н,
где Р - фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе,
мВт.
Рмах - максимально допустимая мощность рассеивания на
коллекторе, мВт
К = 175/250 = 0,7
К = 3/15 = 0,2
К = 540/600 = 0,9
К = 0,4/0,8 = 0,5
К = 40/50 = 0,8
К = 4,5 = 15 = 0,3
К = 0,7/1 = 0,7
К = 225/250 = 0,9
Для платы, пайки и разъемов берется усредненный коэффициент
нагрузки: для платы - К=0,5, для пайки - К=0,9, для разъемов - К=0,7.
При увеличении коэффициента нагрузки, интенсивность отказа
увеличивается. Интенсивность отказа увеличивается также, если радиокомпонент
эксплуатируется в более жестких условиях: с повышенной температурой окружающего
воздуха и влажности, увеличенных вибрациях, ударах и т.д. Исходные данные для
расчета:
. Схема Э3.
. Перечень используемых компонентов ПЭ и ЭЗ.
. Температура окружающей среды.
. Фактическое значение параметра (Кн).
. Конструктивные особенности радиокомпонентов.
Для удобства расчета, однотипные компоненты, находящиеся при
одинаковых (близких) температурах и работающих при одинаковых (близких)
электрических нагрузках, можно объединять в одну группу.
Исходные и расчетные данные заносятся в Таблицу
Таблица 3
Сводная таблица коэффициентов нагрузки элементов схемы
|
Наименование
|
Тип
|
Конструк-тивнаяхарак-теристика
|
n
|
Номинальное
значение параметра, определяю-щего надеж-ность
|
Фактическое
значение параметра, определяющего надежность
|
Коэф. нагр., К
|
|
Конденсаторы
|
К50
|
Электро-литические
|
250 В
|
175 В
|
0,7
|
|
|
Керамич.
|
10
|
250 В
|
175 В
|
|
|
Диоды
|
FR155
|
Кремниевые
|
34
|
15 В
|
3 В
|
0,2
|
|
Микросхемы
|
TL494
|
Аналоговые
|
4
|
600 мА
|
540 мА
|
0,9
|
|
Транзисторы
|
C945
|
Кремниевые
|
11
|
0,8 Вт
|
0,4 Вт
|
0,5
|
|
Дроссели
|
|
-
|
6
|
50 мА
|
40 мА
|
0,8
|
|
Резисторы
|
МЛТ
|
Керамич.
|
55
|
1 Вт
|
0,7 Вт
|
0,7
|
|
Переключ-ли
|
|
Кнопочные
|
1
|
-
|
-
|
0,2
|
|
Трансформаторы
|
|
|
5
|
-
|
-
|
0,4
|
|
Предохран.
|
|
|
1
|
250 В
|
225 В
|
0,9
|
|
Пайка
|
-
|
ПОС-61
|
347
|
-
|
-
|
-
|
|
Плата
|
-
|
СТФ
|
1
|
-
|
-
|
0,6
|
Интенсивность отказов при заданном значении температуры
окружающей среды и нагрузки определяется по формуле:
λ=λ0*α
Расчет ожидаемой надежности аппаратуры (не резервированных
блоков), предназначенной для работы в течении заданного времени с момента
включения, ведется по следующей методике.
. Анализируется принципиальная схема с точки зрения
надежности:
а) составляется структурная схема блока (с точки зрения
надежности). В структурную схему включаются все элементы принципиальной схемы,
отказ которых приводит к отказу аппаратуры;
б) составляется таблица режимов работы элементов схемы и из
приложений определяются значения λ - характеристик всех
элементов.
. Определяется ожидаемая интенсивность отказов аппаратуры или
среднее время безотказной работы. Суммарная интенсивность отказов аппаратуры λ с учетом условий эксплуатации определяется по формуле P (t) =e^ (-λt). Если известно Тср для элементов, то с помощью формулы λ=1/Тср переходят к интенсивности отказов λ.
. По формуле P (t) =e^ (-λt) рассчитывается
ожидаемая вероятность безотказной работы аппаратуры в течении заданного времени
после включения.
λэ = 0,035 * 0,3 *
18 * 10-6 = 0,189 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,15 * 0,35 *
10 * 10-6 = 0,525 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,2 * 1,0 * 34
* 10-6 = 6,8 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,013 * 1,0 *
4 * 10-6 = 0,052 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,5 * 0,4 * 11
* 10-6 = 2,2 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,34 * 0,75 *
6 * 10-6 = 1,53 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,03 * 0,5 *
55 * 10-6 = 0,825 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,004 * 0,25 *
1 * 10-6 = 0,001 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,08 * 0,54 * 5
* 10-6 = 0,216 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,5 * 0,9 * 1
* 10-6 = 0,45 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,001 * 1 *
347 * 10-6 = 0,347 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,7 * 0,5 * 1
* 10-6 = 0,35 * 10-6, 1/ч
Таблица 3.1
Данные расчета интенсивности отказов при t°= 20° С
|
Наименование
|
Тип
|
Конструк-тивнаяхаракте-ристика
|
Коли-чество
|
Коэф. нагр., К
|
Эксплуата-ционный
коэффици-ент α
|
λ0*10-6, 1/час
|
λэ = λ0*α*n
|
|
Конденсаторы
|
К50
|
Электролит.
|
18
|
0,7
|
0,3
|
0,035
|
0,189
|
|
|
Керамич.
|
10
|
|
0,35
|
0,15
|
0,525
|
|
Диоды
|
FR155
|
Кремниевые
|
34
|
0,2
|
1,0
|
0,2
|
6,8
|
|
Микросхемы
|
TL494
|
Аналоговые
|
4
|
0,9
|
1,0
|
0,013
|
0,052
|
|
Транзисторы
|
C945
|
Кремниевые
|
11
|
0,5
|
0,4
|
0,5
|
2,2
|
|
Дроссели
|
|
-
|
6
|
0,8
|
0,75
|
0,34
|
1,53
|
|
Резисторы
|
МЛТ
|
Керамич.
|
55
|
0,7
|
0,5
|
0,03
|
0,825
|
|
Переключ-ли
|
|
Кнопочные
|
1
|
0,2
|
0,25
|
0,004
|
0,001
|
|
Трансф-ры
|
|
|
5
|
0,4
|
0,54
|
0,08
|
0,216
|
|
Предохран.
|
|
|
1
|
0,9
|
0,9
|
0,5
|
0,45
|
|
Пайка
|
-
|
ПОС-61
|
347
|
-
|
1
|
0,001
|
0,347
|
|
Плата
|
-
|
СТФ
|
1
|
0,6
|
0,5
|
0,7
|
0,35
|
λэ = 0,035 * 0,4
* 18 * 10-6 = 0,252 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,15 * 0,6
* 10 * 10-6 = 0,9 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,2 * 1,45
* 34 * 10-6 = 9,86 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,013 * 3,2
* 4 * 10-6 = 0,1664 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,5 * 2,2 *
11 * 10-6 = 12,1 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,34 * 0,75
* 6 * 10-6 = 1,53 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,03 * 1,3
* 55 * 10-6 = 2,145 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,004 *
0,25 * 1 * 10-6 = 0,001 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,08 * 0,54
* 5 * 10-6 = 0,216 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,5 * 0,9 *
1 * 10-6 = 0,45 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,001 * 1 *
347 * 10-6 = 0,347 * 10-6, 1/ч
λэ = 0,7 * 0,5 *
1 * 10-6 = 0,35 * 10-6, 1/ч
Таблица 3.2
Данные расчета интенсивности отказов при t°= 60° С
|
Наименование
|
Тип
|
Конструк-тивная характе-ристика
|
Коли-чество
|
Коэф. нагр., К
|
Эксплуата-ционный
коэффици-ент α
|
λ0*10-6, 1/час
|
λэ = λ0*α*n
|
|
Конденсаторы
|
К50
|
Электролит.
|
18
|
0,7
|
0,4
|
0,035
|
0,252
|
|
|
Керамич.
|
10
|
|
0,6
|
0,15
|
0,9
|
|
Диоды
|
FR155
|
Кремниевые
|
34
|
0,2
|
1,45
|
0,2
|
9,86
|
|
Микросхемы
|
TL494
|
Аналоговые
|
4
|
0,9
|
3,2
|
0,013
|
0,1664
|
|
Транзисторы
|
C945
|
Кремниевые
|
11
|
0,5
|
2,2
|
0,5
|
12,1
|
|
Дроссели
|
|
-
|
6
|
0,8
|
0,75
|
0,34
|
1,53
|
|
Резисторы
|
МЛТ
|
Керамич.
|
55
|
0,7
|
1,3
|
0,03
|
2,145
|
|
Переключ-ли
|
|
Кнопочные
|
1
|
0,2
|
0,25
|
0,004
|
0,001
|
|
Трансф-ры
|
|
|
5
|
0,4
|
0,54
|
0,08
|
0,216
|
|
Предохран.
|
|
|
1
|
0,9
|
0,9
|
0,5
|
0,45
|
|
Пайка
|
-
|
ПОС-61
|
347
|
-
|
1
|
0,001
|
0,347
|
|
Плата
|
-
|
СТФ
|
1
|
0,6
|
0,5
|
0,7
|
0,35
|
2.2.1
Расчет вероятности безотказной работы
λ∑ 20 = (0,189 +
0,525 + 6,8 + 0,052 + 2,2 + 1,53 + 0,825 + 0,001 + 0,216 +
0,45 + 0,347 + 0,35) * 10-6 = 13,485 *
10-6, 1/ч
λ∑ 60 = (0,252 +
0,9 + 9,86 + 0,1664 + 12,1 + 1,53 + 2,145 + 0,001 + 0,216 +
0,45 + 0,347 + 0,35) * 10-6 = 28,3174
* 10-6, 1/ч
Тср.20 = 1/13,485 *
10-6 = 74156,47, ч
Тср.60 = 1/28,3174 *
10-6 = 35313,98, ч
При 20°С:(20000) = e0,000013485*20000 =
0,7634(40000) = e0,000013485*40000 = 0,5827(60000) = e0,000013485*60000
= 0,4449(80000) = e0,000013485*80000 = 0,3396(Тср.) = e0,000013485*74156,47
= 0,3679
При 60°С:(20000) = e0,0000283174*20000 =
0,5655(40000) = e0,0000283174*40000 = 0,3230(60000) = e0,0000283174*60000
= 0,1827(80000) = e0,0000283174*80000 = 0,1033(Тср.) = e0,0000283174*35313,98
= 0,3679
Рисунок 3 - Вероятность безотказной работы при t°= 20°,t°= 50°
2.2.2 Расчет
ремонтопригодности компьютерного импульсного блока питания DTKXAD 819AR
В том случае, если по условиям эксплуатации допускается
мелкий текущий ремонт аппаратуры, надежность её будет определяться не только
способностью безотказно работать, но и тем, как быстро могут быть устранены
отказы. Это свойство называется ремонтопригодностью аппаратуры.
Ремонтопригодность аппаратуры обеспечивается наличием контрольных гнезд в
узловых точках принципиальной схемы дл я включения измерительных приборов,
наличием запасных блоков и субблоков, наличием ЗИП, расположением монтажа,
обеспечивающим доступ для ремонта любой части схемы, удобством конструкции и
другими мерами, направленными на облегчение и ускорение поиска места
неисправности и её устранения.
Поскольку такая аппаратура в течение некоторого времени
эксплуатации будет находиться в состоянии ремонта, количественный критерий её
надежности должен учитывать, какой процент от времени эксплуатации аппаратура
находится в исправном состоянии. Для оценки этого отношения служит коэффициент
готовности.
Кг = Тср / (Тср + Тв)
где Тв - среднее время ремонта аппаратуры, ч; Кг - есть
вероятность того, что в любой момент времени аппаратура исправна
Кг1 = 74156,47/ (74156,47 + 4,42) = 0,99
Кг2 = 35313,98/ (35313,98 + 4,42) = 0,99
Количественный критерий надежности ремонтируемой аппаратуры
определяется произведением вероятности исправного состояния в любой момент
времени на вероятность безотказной работы в течении заданного времени, т.е.
R (t) = KuP (t) = Тср / (Тср + Тв)
Соотношение определяет вероятность того, что аппаратура
проработает безотказно в течении заданного интервала времени, начиная с любого
момента времени. При температуре 20°С:
R (20000) = 0,99 * 0,7634 = 0,7598
R (40000) = 0,99 * 0,5827 = 0,5768
R (60000) = 0,99 * 0,4449 = 0,4404
R (80000) = 0,99 * 0,3396 = 0,3362
R (Tср) = 0,99 * 0,3679 = 0,3642
При температуре 60°С:
(20000) = 0,99 * 0,5655 = 0,5598
R (40000) = 0,99 * 0,3230 = 0,3197
R (60000) = 0,99 * 0,1827 = 0,1808
R (80000) = 0,99 * 0,1033 = 0,1022
R (Тср) = 0,99 * 0,3679 = 0,3642
Ниже на графике (рисунок 3.1) изображен количественный
критерий надежности ремонтируемой аппаратуры.
Рисунок 3.1 - Количественный критерий надежности
ремонтируемой аппаратуры
2.3 Расчет
стоимости ремонта компьютерного импульсного блока питания DTKXAD 819AR
Определение годового приведенного количества ремонта на
участке.
N
- это условное количество устройств, трудоемкость которых равна
трудоемкости восстановления и ремонта всех устройств, закрепленных за участком.
Nопределяется исходя производственной
мощности и рационального использования оборудования по формуле:
, где:
- коэффициент загрузки оборудования, принимаемый равным 0,8-0,85,
что характеризует достаточно полное использование оборудования и наличие
необходимого резерва времени;
- действительный годовой фонд времени работы оборудования, час.;
шк - норма времени на ремонт блока, мин
Nгод округляется в большую сторону для удобства расчетов.
шт.
Nгод принимается равным 300 шт.
Действительный фонд времени работы оборудования определяется:
Fд = Fн* Ксм * (1 - α), час., где
Fн - номинальный фонд времени работы, т.е. время, которое может
быть использовано в течение года при работе в одну смену, час.
Ксм - количество смен на участке Ксм = 1
- коэффициент переналадки и ремонта оборудования = 0,08-0,10
Fн = ( (Дк - (Дв + Дпр)) * tн - (Дпв +Дппр) * tсокр,
(час)
где:
Дк - количество календарных дней в году (366);
Дв - количество выходных дней в году (105);
Дпр - количество праздничных дней в году (15);
tсм - продолжительность смены, час (8);
Дппр - предпраздничные дни (6);
tсокр - величина сокращения рабочего дня = 1 час.
Fн = ( (366 - (105+15)) * 8 - (52+16) * 1 = 1910
Fд = 1910 * 1 * (1 - 0,1) = 1719
Определение потребного количества рабочих мест и коэффициента
загрузки.
Sрасч= 
, шт.
Где
Т - норма времени, мин.
Квн - коэффициент выполнения норм, принимается равным 1,0 - 1,1.
(должно получиться 1 рабочее место).
Расчётное количество рабочих мест (дробное) округляется в большую
сторону, таким образом, получают принятое количество рабочих мест Sпр.
Коэффициент загрузки Кз на определяется по формуле:
Кз =
;
Sрасч = 
= 0,82, шт.
Принимаем Sпр = 1
Кз = 
= 0,82;
Расчет численности основных рабочих
Расчёт численности производственных рабочих Росн производится для
блока, исходя из трудоёмкости работ за год по формуле:
чел.
где
Квн - планируемый коэффициент выполнения норм, принимается равным
1,0 - 1,1
Fэф - эффективный годовой фонд времени рабочего, час
Эффективный годовой фонд времени производственного рабочего
определяется:
Fэф = ( (Дк - (Дв + Дпр+Дотп+Ддо+Дст+Дб+Дго)) * tн - (Дпв +Дппр) * tсокр,
где:
Дк - количество календарных дней в году;
Дв - количество выходных дней в году;
Дпр - количество праздничных дней в году;
Дотп - количество дней очередного отпуска (28);
Ддо - количество дней дополнительного отпуска (3);
Дст - дни отпуска за стаж работы (2)
Дб - дни неявок по болезни (6)
Дго - дни выполнения гос. обязанностей (3)
tн - нормативная продолжительность рабочего дня (8,2 часа)
Дпв - предвыходные дни
Дппр - предпраздничные дни
tсокр - величина сокращения рабочего дня (1 час)
Fэф= (366 - (105 + 15 + 28 +3 + 2 + 6 + 3)) * 8,2 - (52 + 6) * 1 =
1615 час.
= 0,87 => 1 чел.
Расчет годового фонда заработной платы основных рабочих
а) Для оплаты труда рабочих применяется повременно - премиальная
система заработной платы.
ФЗПповр. = Счас. * Fэф. *Росн / ŋ,
руб.
где
ŋ - коэффициент, учитывающий рост производительности труда
рабочих за счет внедрения организационных технических мероприятий, принимать
равным 1,05 - 1,08.
ФЗПповр. = 45,28 * 1615 * 1/1,05 = 69644,95 руб.
б) премии рабочим за выполнение количественных показателей и
качество работ
Пр = ФЗПповр * Ппр% / 100 руб.,
где
Ппр% - процент премии, %, принимается равным 30 - 80%.
Ппр% принимаем равным 60%.
Пр = 69644,96*60/100 = 41786,97 руб.
в) расчет общего годового ФЗП основных рабочих.
ФЗПосн = ФЗПповр + Пр; руб.
ФЗПосн = 69644,95 + 41786,97 = 111431,92 руб.
г) Расчет дополнительной заработной платы; %
Пдоп. зп% = (До * 100/ (Дк - Дв - Дпр - До)) + 1; %
Пдоп. зп% - процент дополнительной заработной платы принимаем
равным 15,4 %.
где
Дк - календарные дни в году; дн., принимать равными 365 дн.
До - продолжительность оплачиваемого отпуска,
Дв - количество выходных дней.
Дпр - количество праздничных дней.
% - на прочие оплачиваемые неявки.
ФЗПдоп. = Пдоп. зп% * ФЗПосн / 100, руб.
ФЗПдоп. = 111431,92 * 15,4 = 17160,52 руб.
д) фонд оплаты труда основных рабочих с учетом районного
коэффициента.
ФОТ осн. раб. = (ФЗПосн. общ + ФЗПдоп.) * Кур., руб.
Кур. - районный уральский коэффициент = 1,15.
ФОТ осн. раб. = (111431,92+17160,52) * 1,15 = 147881,31 руб.
Расчет среднемесячной зарплаты рабочего:
ЗПср. осн = ФОТосн. раб. * К / (Росн * 12), руб.
где К - коэффициент, учитывающий выплаты из прибыли предприятия,
принимается равным 1,1 - 1,2.
ЗПср. осн = 147881*1,1/1 * 12 = 13555,79 руб.
Расчет стоимости материалов на ремонт устройства
Таблица 3.3
Сводная таблица стоимости материалов
|
№ п/п
|
Наименование
комплектующих
|
Кол-во
|
Цена единицы,
руб.
|
Общая
стоимость, руб.
|
|
1
|
Предохранитель
|
1
|
2,46
|
2,46
|
|
2
|
Диод 1N 5406
|
3
|
2,46
|
7,38
|
|
3
|
Диод FR 155
|
5
|
2,46
|
12,3
|
|
4
|
Транзистор 2SC
42423
|
2
|
15,24
|
30,48
|
|
5
|
Резистор
|
12
|
0,50
|
6
|
|
6
|
Конденсатор
|
6
|
0,82
|
4,92
|
|
7
|
Вентилятор
блока питания
|
1
|
24,6
|
24,6
|
|
-
|
Итого
|
-
|
-
|
88,14
|
Расчет себестоимости и цены на ремонт устройства
|
|
Статьи затрат
|
Условное
обозначение
|
%
|
Сумма руб.
|
Методика
расчета
|
|
1
|
Материалы и
комплектующие
|
М
|
|
88,14
|
|
|
2
|
Основная ЗП
рабочих
|
Зпосн
|
|
427,16
|
|
|
3
|
Дополнительная
ЗП рабочих
|
Зпдоп
|
15,4
|
65,78
|
Зпдоп=Зпосн%Зпдоп
/100
|
|
4
|
Отчисления в
социальные фонды
|
Осс
|
30
|
147,88
|
Осс= (Зпосн+
Зпдоп) 30/100
|
|
5
|
Расходы на
содержание и эксплуатацию оборудования
|
РСЭО
|
50
|
213,58
|
РСЭО=Зпосн%РСЭО/100
|
|
6
|
Цеховые расходы
Цеховая себестоимость
|
Рцех Сцех
|
60
|
256,3 1198,84
|
Рцех=Зпосн%Рцех/100
Сцех=М+Зпосн+ Зпдоп+Осс+РСЭО+Рцех
|
|
7
|
Общепроизводственные
расходы Производственная себестоимость
|
Робщ Спроиз
|
80
|
341,73 1540,57
|
Робщ=Зпосн%Робщ/100
Спроиз=Сцех+ +Робщ
|
|
8
|
Внепроизводственные
расходы Полная себестоимость
|
Рвн Сполн
|
3
|
46,22 1586,79
|
Рвн=Спроиз%Рвн/100 Сполн=Спроиз+ +Рвн
|
|
9 10
|
Прибыль Цена ремонта
|
П Црем
|
20-30
|
317,79 1904,15
|
П=Сполн20,30/100 Црем= (Сполн+П)
|
Зпосн = 111431,92 * 1,15/300 = 427,16 руб.,
Зпдоп = 427,16 *15,4/100 = 65,78 руб.,
Осс = (427,16 + 65,78) * 30/100 = 147,88 руб.,
РСЭО = 427,16 * 50/100 = 213,58 руб.,
Рцех = 427,16 * 60/100 = 256,3 руб.,
Сцех = 88,14 + 427,16+ 65,78 + 147,88 + 213,58 + 256,3 =
1198,84 руб.,
Робщ = 427,16 * 80/100 = 341,73 руб.,
Спроиз = 1198,84 + 341,73 = 1540,57 руб.,
Рвн = 1540,57* 3/100 = 46,22 руб.,
Сполн = 1540,57+ 46,22 = 1586,79 руб.,
П = 1586,79* 20/100 = 317,36 руб.,
Црем = 1586,79+ 317,36 = 1904,15 руб.
Себестоимость годового объема ремонтов устройств.
Сполн. год. = Сполн. * Nгод.; руб.
Сполн. год. = 1586,79* 300 = 476037 руб.
Стоимость годового объема ремонтов устройств.
Цгод. = Црем * Nгод. руб.
Цгод. = 1904,15 * 300 = 571245 руб.
Рентабельность одного ремонта
R = П * 100/ (Сполн. - М), %
(317,36 * 100) / (1586,79 - 317,36) = 25 %
Определение безубыточности - позволяет рассчитать объем
производства (критическую программу выпуска), при котором окупаются затраты на
производство и реализацию продукции и предприятие начинает получать прибыль.
Переменные затраты определяются:
Спер. = (М + ЗПосн + ЗПдоп + Осс) * Nгод, руб.
Спер. = (88,14 + 427,16+ 65,78 + 147,88) * 300 = 218688 руб.
Постоянные затраты определяются:
Спост = (РСЭО + Рцех + Робщ + Рвн) * Nгод, руб.
Спост = (213,58 + 256,3 + 341,73 + 46,22) * 300 = 257349 руб.
Точка безубыточности рассчитывается:
Тб = (Цгод. * Спост.) / (Цгод. - Спер.), руб.
Тб = (571245 * 257349) / (571245 - 218688) = 415484,31 руб
Тб = Тб (руб.) / Црем., шт. <Nпр
Тб = 415484,31/1904,15 = 218,2 <Nпр
Точка безубыточности в натуральном выражении (шт.) показывает
то количество продукции, которое необходимо изготовить и реализовать, чтобы
окупить затраты на производство.
3.
Технологическая часть проекта
3.1
Инструкция по эксплуатации импульсного блока питания DTKXAD 819AR
АТХ-блоки питания имеют встроенный вентилятор, который
выдувает теплый воздух из компьютера. Со временем на нем накапливается слой
пыли, которую периодически нужно очищать при выключенном компьютере.
Системный блок, в который устанавливается блок питания, нужно
держать закрытым, хотя некоторые пользователи считают, что отсутствие боковой
крышки системного блока улучшает его вентиляцию. На самом деле открытый
системный блок вентилируется хуже, поскольку встроенные вентиляторы создают
специальные аэродинамические потоки, эффективные только в закрытом системном
блоке.
Частое выключение и включение компьютера приводит к
преждевременному выходу из строя его компонентов. Многие считают, что это
случается из-за электрических перегрузок при включении компьютера. На самом
деле основной причиной является тепловой удар, который приводит к физическому
повреждению микросхем, транзисторов и других деталей. Поэтому для продолжения
срока службы компьютера желательно оставлять его включенным на протяжении всего
рабочего дня. А для экономии электроэнергии во время вашего отсутствия лучше
перевести компьютер в режим ожидания, что позволяет уменьшить потребление
энергии на 70%. Для этого в меню выключения компьютера нужно выбрать режим
ожидания. К сожалению, в электросети Российской Федерации наблюдаются частые
перепады напряжения. В таких случаях блок питания отключает компьютерную
систему, спасая ее от повреждений. Однако чтобы не рисковать
"здоровьем" компьютера, можно использовать блоки бесперебойного
питания.
3.2
Техническое обслуживание импульсного блока питания DTKXAD 819AR
Техническое обслуживание это комплекс операций по поддержанию
работоспособности или исправности производственного оборудования при
использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировке.
Основная цель, достигаемая комплексом технического
обслуживания и ремонта - устранение отказов оборудования, для её достижения в
рамках комплекса могут реализовываться следующие меры:
инспекция в определенном объёме с определенной
периодичностью;
плановая замена деталей по состоянию, наработке;
плановая замена смазочно-охлаждающих жидкостей, смазка по
состоянию, наработке;
плановый ремонт по состоянию, наработке.
Способы планирования мер по техническому обслуживанию и
ремонту классифицируются следующим образом:
по событию - например, устранение поломки оборудования,
используется если себестоимость ремонта относительно низкая, а брак продукции,
который
получается в результате поломки оборудования, невысок и не
повлияет на выполнение обязательств перед заказчиками;
регламентное обслуживание - для оборудования, с
предусмотренными режимами и регламентами обслуживания, изначально предполагающего
регулярное применение соответствующих мер по поддержанию работоспособности,
такой вид обслуживания дает самый высокий процент готовности оборудования, но
он и самый дорогой, поскольку реальное состояние оборудования может и не
требовать ремонта;
по состоянию - экспертным путем или с помощью измерителей,
установленных на оборудовании, проводится оценка состояния оборудования, и на
основании этой оценки делается прогноз, когда это оборудование надо выводить в
ремонт. Плюсы этого вида обслуживания - его себестоимость меньше, а готовность
оборудования к выполнению производственных программ достаточно высока.
По способам ремонта, применение мер подразделяется на текущий
ремонт - устранение отказов и неисправностей путём замены износившейся детали
(кроме базовых) и капитальный ремонт - восстановление работоспособности деталей
и агрегатов (методами наплавки, напыления), при этом допускается замена любой
детали, включая базовые.
Для обеспечения работоспособности импульсных компьютерных
блоков питания необходимо в первую очередь следить за состоянием общей
электросети, так как большинство отказов связано именно со скачками напряжения,
в первую очередь подвергаются опасности предохранители, диодные мосты, элементы
сетевого фильтра и входные силовые транзисторы.
Внешний осмотр следует проводить не реже чем раз в год, для
того чтобы выявить видимые неисправности такие как вздувшиеся электролитические
конденсаторы, оплавленные разъемы.
Необходимо следить за работоспособностью вентилятора, чтобы
не допустить перегрева и как следствие внезапных отключений блока питания.
Вентилятор не должен быть загрязнён, механизм должен быть смазан специальным
маслом. Своевременная чистка и смазка вентилятора не только будет
способствовать его работоспособности, но и снизит уровень издаваемого им шума.
3.3
Характерные неисправности и методы их устранения
Источник питания представляет собой сложное радиоэлектронное
устройство, ремонт которого необходимо осуществлять, точно представляя его
работу и владея навыками нахождения и устранения дефектов. При ремонте
рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска
неисправностей. Необходимо помнить, что источник импульсного питания не
работает без нагрузки, подсоединение к сети должно происходить только через
развязывающий трансформатор, отсутствие работоспособности источника может быть
связано со схемой управления режимами монитора.
Ремонт следует начинать с внешнего осмотра ремонтируемого
устройства в выключенном состоянии, при котором необходимо обращать внимание на
исправность предохранителя и любое изменение внешнего вида элементов схемы
(цвета корпуса). При определении неисправного элемента
следует обратить внимание на исправность всех элементов, подключенных к этой
цепи. Ремонт следует проводить технически исправными приборами, с
использованием низковольтных паяльников, питающихся через разделительный
трансформатор.
Как показывает практика, из всех элементов системного модуля
наибольшее число отказов приходится на блоки питания. Наибольшее число отказов
блоков питания связано с "неумышленными" неисправностями, к которым
относится перепутывание напряжения питания, т. е включение блока в сеть с
неправильно установленным переключателем напряжения питания (в сеть 220 В
включается блок питания, в котором переключатель установлен на 115 В).
Результат такой эксплуатации сопровождается мгновенным взрывом конденсаторов
низкочастотного фильтра, сгоранием термистора и, естественно, предохранителя.
Поэтому еще раз рекомендуем перед первым включением источника питания обращать
внимание на положение переключателя типа питающей сети. После проведения
ремонта рекомендуется адаптировать аппарат под нашу сеть, исключив (методом
выпаивания) все элементы, влекущие возможность ошибочного включения источника.
Любой ремонт начинается с предварительного внешнего осмотра.
Это в большинстве случаев позволяет отремонтировать блок питания даже при
отсутствии достаточной информации.
Нежелательно производить ремонт без развязывающего
трансформатора и нагрузки. Рекомендуем для блока питания мощностью 200 Вт
использовать для источника питания +5 В нагрузку сопротивлением 4,7 Ом (50 Вт),
а для источника +12 В нагрузку 12 Ом (12 Вт). Достаточно эффективной нагрузкой
источника питания по каналу +12 В являются автомобильные лампочки на 12 В.
Учитывая требования к точности, выходные напряжения желательно проверять
цифровым мультиметром. В работоспособности микросхемы TL494 можно убедиться с
помощью простейшей тестовой схемы, показанной на рисунке 4. Частота работы
генератора в схеме при напряжении питания 15 В соответствует 15 кГц. Проверка
заключается в контролировании осциллограмм напряжений на выходах C1, С2 микросхемы при
формировании тестовых комбинаций на управляющих входах DTC и FB. Выходные импульсы на
выходах C1,
С2 отсутствуют, если на управляющих входах устанавливаются пороговые значения
потенциалов, т.е. большие 3,3 В по входу DTC, и больший 5,25 В по
входу FB. Нулевые значения этих сигналов соответствуют максимальной
длительности выходных импульсов, постепенное увеличение значения одного из
сигналов, например, DTC (FB) при нулевом значении длительности FB (DTC) ведет к уменьшению
длительности импульсов на выходах C1, С2.
Рисунок 4 - Тестер для микросхемы TL494
Рисунок 5 - Осциллограммы при тестировании микросхемы TL494
Проблемы, которые могут иметь место при неисправности блока
питания, можно классифицировать как очевидные и неочевидные.
К очевидным относятся: компьютер вообще не работает,
появление дыма, сгорает предохранитель на распределительном щите.
Неочевидные с целью исключения ошибок определения
неисправного элемента требуют дополнительного диагностирования системы, тем не
менее, они могут быть связаны с работоспособностью источника:
любые ошибки и зависания при включении питания;
спонтанная перезагрузка и периодические зависания во время
обычной работы;
хаотические ошибки четности и другие ошибки памяти;
одновременная остановка жесткого диска и вентилятора (нет +
12 В), - перегрев компьютера из-за выхода из строя вентилятора;
перезапуск компьютера при малейшем снижении напряжения сети;
удары электрическим током во время прикосновения к корпусу
компьютера или к разъемам;
небольшие статические разряды, нарушающие работу сети.
Особое внимание следует обращать на цепь формирования сигнала
"Питание в норме", ранняя подача этого сигнала может приводить к
искажениям CMOS-памяти.
Типовые неисправности, непосредственно связанные с нарушением
работоспособности источника питания, приведены в таблице 4.
Таблица 4
Типовые неисправности источников питания
|
Неисправность
|
Признаки
|
Причина
|
|
Все выходные напряжения отсутствуют
|
Перегорел
предохранитель, следы гари в корпусе компьютера
|
Неисправность
связана с выходом из строя элементов заградительного фильтра и выпрямителя;
следует убедиться в исправности транзисторов преобразователя
|
|
Предохранитель
исправен
|
Неисправность
цепей полумостового преобразователя, транзисторов, исправность прокладок
преобразователя, питание ШИМ-контроллера, цепи запуска преобразователя,
проверить также исправность цепей защиты, пробой диодов выпрямителя +12 В, +5
В
|
|
Отсутствие
дистанционного управления питанием
|
Предохранитель
исправен
|
Неисправность
демпферных цепей вспомогательного преобразователя, цепей управления запуском
|
|
Отклонение
выходных напряжений от нормы
|
Источник
питания функционирует, выходные напряжения не равны номинальному значению
|
Проверить
исправность цепей обратной связи проверить правильность функционирования
микросхемы ШИМ - контроллера (TL494)
|
|
Отсутствуют
некоторые выходные напряжения, треск в трансформаторе
|
Межвитковые
замыкания обмоток в дросселе групповой фильтрации, обрыв выпрямительных
диодов, проверить исправность соединителей
|
|
Отсутствие нормального запуска
компьютера
|
Вторичные
напряжения в норме, запуск возможен при нажатии кнопки "Сброс" или
"Alt+Ctrl+Del"
|
Недостаточна
зедержка сигнала P. G., заниженный уровень напряжения +5 В (+12 В)
|
Корректор коэффициента мощности можно рассматривать как
автономное устройство в источнике питания. Проверку работоспособности
достаточно просто оценить по выходному напряжению корректора [15]. Наличие
напряжения порядка 310 В на выходе корректора позволяет судить о его
исправности. Отклонение выходного напряжения от указанной величины предполагает
дальнейшую проверку работоспособности устройства. В таблице приводятся
ориентировочные данные напряжений на отдельных выводах микросхемы при
нормальной работе корректора.
Сигнал PFC OUT имеет импульсную форму, в таблице5 указаны
значения минимальной и максимальной амплитуды импульсного сигнала.
Дополнительно удостовериться в правильности функционирования
корректора можно также по наличию осциллограмм выходного напряжения на выводе PFC OUT микросхемы, на затворе и
истоке ключевого транзистора в виде последовательности импульсов. Выпрямленную
синусоиду напряжения сети можно наблюдать на выводе PFC IAC.
Таблица 5
Значения минимальной и максимальной амплитуды импульсного
сигнала
|
Сигнал
|
Напряжение, В
|
|
PFC IAC (1)
|
-0,3.6,7
|
|
Vr*<2)
|
7,5
|
|
PFC СС (3)
|
0,5.7,5
|
|
PFC CS (4)
|
0,4.1,0
|
|
GND S (5)
|
0,4.1,0
|
|
PFC CL (6)
|
1.1.3
|
|
GND (7)
|
0
|
|
PFC OUT (8)
|
ОД.12*
|
|
Vcc<9)
|
11.14
|
|
PFC FB (17)
|
0.6
|
|
PFC VC (18)
|
0,5.6,7
|
|
PFC VS (19)
|
4,1.5,4
|
|
AUX VS (20)
|
-0.3.8
|
Детальную проверку радиоэлементов можно производить как с
помощью цифровых мультиметров, так и аналоговых (стрелочных). Рассмотрим
проверку типовых элементов источника питания.
Диоды.
Проверку полупроводниковых диодов стрелочным прибором следует
проводить, включив прибор для измерения сопротивлений, начиная с наиболее нижнего
предела (установить переключатель в положение xl). При этом измеряют
сопротивления диода в прямом и обратном направлениях. В случае исправного диода
прибор покажет небольшое сопротивление (несколько сотен ом) для прямого
смещения диода, в обратном - бесконечно большое сопротивление (разрыв). Для
неисправного диода прямое и обратное направления мало чем различаются.
При проверке цифровым мультиметом прибор переводят в режим
тестирования (иначе, в режиме измерения сопротивления в прямом и обратном направлениях
диод покажет разрыв). Если диод исправен, то на цифровом табло отображается
напряжение р-n
перехода, в прямом направлении для кремниевых диодов это напряжение 0,5.0,8 В,
для германиевых 0,2.0,4 В, в обратном направлении - разрыв.
Транзисторы.
Учитывая, что транзистор имеет два р-n перехода, при
тестировании транзисторов подвергаются проверке оба перехода, в остальном
проверка аналогична проверке диодов. Проверку удобно проводить, измеряя
сопротивления переходов относительно базового вывода, приставив один из
электродов прибора к базе измеряемого транзистора. Для маломощных транзисторов
при измерении стрелочным прибором оба перехода в прямом направлении имеют
достаточно близкие значения (порядка сотен ом) и в обратном направлении -
разрыв.
Дополнительной проверке подвергается переход
коллектор-эмиттер, который также должен иметь разрыв. При проверке мощных
транзисторов сопротивления