直流稳压电源电路的安装

任务描述

本任务是要为某车间设计一个±12 V的直流稳压电源，根据任务要求，元器件已经准备好，需要根据原理图完成电路的布置、焊接并验收。

任务目标

1.能正确使用焊接工具，完成电子元器件的焊接基本技能的训练。

2.能正确识读电路原理图，设计电路的布局走线，并按照任务要求和相关工艺规范完成电路的装接。

3.能熟练运用“五步法”进行线路的焊接。

4.能分析直流稳压电源整流、电容滤波部分的原理。

知识准备

材料准备：电烙铁、焊锡丝、松香、烙铁架、万能板、尖嘴钳、斜口钳、小镊子、二极管、电容、稳压器、直流稳压电源原理图，如图1-20所示。

图1-20  工具、材料准备

资讯准备：焊接在电子产品装配中是一项重要的技术。它在电子产品实验、调试、生产中应用非常广泛，而且工作量相当大，焊接质量的好坏将直接影响产品的质量。本项目讲解应用广泛、技术掌握最容易的手工焊接。

此外，还需要掌握以下相关理论：

一、电烙铁

电烙铁是最常用的手工焊接工具之一，被广泛应用于各种电子产品的生产与维修中。

1.电烙铁的种类（表1-14）

表1-14 电烙铁的种类

2.电烙铁的选用

选用电烙铁时，可以从以下几个方面进行考虑：

（1）焊接集成电路、晶体管及受热易损元器件时，应选用20 W内热式或25 W外热式电烙铁。

（2）焊接导线及同轴电缆时，应先用45~75 W外热式电烙铁或50 W内热式电烙铁。

（3）焊接较大的元器件时，如输出变压器的引线脚、大电解电容器的引线脚、金属底盘接地焊片等，应选用100 W以上的电烙铁。

3.电烙铁的使用方法

（1）电烙铁的握法 电烙铁的握法可分为三种，如图1-21所示。

图1-21  电烙铁的握法

图（a）为反握法，就是用五指把电烙铁的柄握在掌内，此法适用于用大功率电烙铁焊接散热量较大的被焊件。

图（b）为正握法，此法适用的电烙铁也比较大，且多为弯形烙铁头。

图（c）为笔握法，此法适用于用小功率的电烙铁焊接散热量小的被焊件，如焊接收音机、电视机的印刷电路板等。

（2）电烙铁使用注意事项 电烙铁要用220 V交流电源，使用时要注意安全，做到以下几点：

①电烙铁插头最好使用三极插头，要使外壳妥善接地。

②使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏，并检查烙铁头是否松动。

③电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人。

④焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。

⑤使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。待冷却后，再将电烙铁收回工具箱。

二、焊锡和助焊剂

焊接时，还需要焊锡和助焊剂，如图1-22所示。

图1-22  焊锡和助焊剂

1.焊锡

焊接电子元件，一般采用含有松香的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。

2.助焊剂

常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。但它有一定的腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。

三、其他常用工具

为了方便焊接操作，常用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等作为辅助工具，如图1-23所示。同学们应学会正确使用这些工具。

图 1-23  其他常用焊接工具

四、焊接操作的基本步骤

1.焊前准备

把被焊件、锡丝和烙铁准备好（包括元器件表面氧化层的处理、元器件脚的弯制、上锡等处理），使其处于随时可焊的状态。

2.焊接步骤

以如图1-24所示普通焊接步骤为例进行说明。

步骤一：准备施焊（图1-24（a））。左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。

步骤二：加热焊件（图1-24（b））。将烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为1~2 s。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如要使图（b）中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘同时均匀受热。

步骤三：送入焊丝（图1-24（c））。焊件的焊接面被加热到一定温度时，要使焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上。

步骤四：移开焊丝（图1-24（d））。当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。

步骤五：移开烙铁（图1-24（e））。待焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约是1~2 s。

图1-24  普通焊接步骤

贴片元件焊接步骤如图1-25所示。

图1-25  贴片元件焊接步骤

对于热容量小的焊件，例如印制板上较细导线的连接，可以简化为三步操作。

（1）准备 同以上步骤一。

（2）加热与送丝 烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。

（3）去丝移烙铁 焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移开烙铁，并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。

五、焊接工艺要求

1.保持烙铁头的清洁。用一块湿布或湿海棉随时擦烙铁头，这是常用方法。

2.采用正确的加热方式。要靠增加接触面积加快传热，而不要用烙铁对焊件加力。因此，加热要靠焊锡桥。所谓焊锡桥，就是靠烙铁上保留少量焊锡作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。

3.焊料、焊剂的用量要适中。

4.烙铁撤离要及时，而且撤离时的角度和方向对焊点形成有一定关系。

5.在焊接点上的焊料未完全冷却凝固时，不应移动被焊元件及导线，否则焊点易变形，也可能出现虚焊现象。

6.不要用烙铁头作为运载焊料的工具。

六、焊接质量

电子产品组装的主要任务是在印制电路板上对电子元器件进行锡焊。焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，就要影响整机的质量（常见合格焊点和不良焊点如图1-26所示），因此，在锡焊时，必须做到以下几点：

图1-26  虚焊和常见不良焊点

1.机械强度足够

为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，要求焊点要有足够的机械强度。一般采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法，但不能用过多的焊料堆积，这样容易造成虚焊、焊点与焊点的短路。

2.电气设备接触良好

为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上。

3.焊点表面光滑、清洁

为使焊点美观、光滑、整齐，不但要有熟练的焊接技能，而且要选择合适的焊料和焊剂，否则将出现焊点表面粗糙、拉尖、棱角等现象。

七、直流稳压电路的组成及原理

直流稳压电路主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路，如图1-27所示。

图1-27  直流稳压电路

1.电源变压器

将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压U2较小。

2.整流电路

将变压器次级交流电压U2变成单向的直流电压U3，它包含直流成份和许多谐波分量。

桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器，而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压U2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压，如图1-28所示。

图1-28  桥式整流电路

3.滤波电路

滤波电路的作用是滤除脉动电压U3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压U4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化，如图1-29所示。

图1-29  半波整流电容滤波电路及波形图

4.稳压电路

稳压电路能在电网电压和负载电流变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

任务实施

一、根据选用万能板确定元器件的位置，注意美观与合理，如图1-30所示。

图1-30  合理布局图

二、确定合适的线路焊接方式

飞线法和锡接走线法如图1-31（b）、1-31（c）所示。

图1-31  安装步骤框图及焊接方法

三、根据之前的讲解进行线路的焊接

其中有几个焊接技巧，需要掌握。

1.善于设置跳线。特别要强调这一点，多设置跳线不仅可以简化连线，而且更加美观。

2.善于利用元器件自身的结构。

四、完成焊接

焊接完成后，准备进行电路测试，完成后的直流稳压电源电路板如图1-32所示。

图1-32  直流稳压电源电路板

任务评价

以小组为单位，选择演示文稿、展板、海报、录像等形式中的一种或几种，向全班展示汇报学习成果。

综合评价表

任务拓展

一、元器件在印制电路板上插装的工艺要求

1.元器件在印制电路板上插装的顺序是先低后高，先小后大，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件，并且上道工序安装后不能影响下道工序的安装。

2.元器件插装后，其标志应向着易于认读的方向，并尽可能按从左到右的顺序读出。

3.有极性的元器件应严格按照图纸上的要求安装。

4.元器件的安装高度应符合规定的要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上。

5.机器插装的元器件引脚穿过焊盘应保留2~3 mm长度，以利于焊脚的打弯固定和焊接。

6.元器件在印制电路板上的插装应分布均匀，排列整齐美观，不允许斜排、立体交叉和重叠排列；不允许一边高，一边低；也不允许引脚一边长，一边短。

二、元器件引脚成形

1.元器件整形的基本要求

（1）所有元器件引脚均不得从根部弯曲，一般应留1.5 mm以上。因为制造工艺上的原因，根部容易折断。

（2）手工组装的元器件可以弯成直角，但机器组装的元器件弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引脚直径的1~2倍。

（3）要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置。

2.元器件的引脚成形

（1）手工加工的元器件整形 弯引脚可以借助镊子或小螺丝刀对引脚整形，如图1-33所示。

图1-33  手工加工的元器件整形

（2）机器加工的元器件整形 元器件的机器整形是用专用的整形机械来完成，其工作原理是：送料器用振动送料方式送三极管，用分割器定位三极管，第一步先把左右两边的引脚折弯成型，第二步将中间引脚向后或向前折弯成型。机器加工的元器件引脚整形示例如图1-34所示。

图1-34  元器件整形

三、元器件插装的原则

1.手工插装、焊接

应该先插装那些需要机械固定的元器件，如功率器件的散热器、支架、卡子等，然后再插装需焊接固定的元器件。插装时不要用手直接碰元器件引脚和印制板上的铜箔。

2.自动机械设备插装、焊接

自动机械设备插装、焊接应该先插装那些高度较低的元器件，后安装那些高度较高的元器件，贵重的关键元器件应该放到最后插装，散热器、支架、卡子等的插装，要靠近焊接工序。图1-35所示是印制电路板的元器件装配顺序。

图1-35  印制电路板的元器件装配顺序

任务检测

一、填空题

1.内热式电烙铁主要由（ ）、（ ）、（ ）以及（ ）等部分组成，它具有发热快、体积小、重量轻、效率高等特点，因而得到普遍应用。常用的内热式电烙铁的规格有（ ）、35 W、（ ）等，20 W烙铁头的温度可达（ ）℃左右。

2.直流稳压电源主要由（ ）、（ ）、（ ）和（ ）四部分组成。

二、简答题

1.简述电烙铁的使用方法及注意事项。

2.简述手工锡焊“五步法”。