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其实自己DIY万能板(洞洞板)并没有那么难!!!

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发表于 2017-5-16 09:34:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
万事开头需规划,电源也是一样。一般讲学习和测试的电源,需要较宽松的布局方式,这样便于测量和更换器件,相对器件的热耦合和噪音耦合会轻些。如果偏向实际工程,一般需要弄紧凑些。其次,需要确定应用方向。如充电或适配器,照明等等。这主要确定输出的电压电流参数和热等要求。比如:露天LED照明的温度范围要求就很严酷,北方需要-35~90C耐受力,而且还可能需要防水、盐雾、防雷等等。最后,需要确定应用场合。如果随身携带的,就需要小巧些且全电压范围工作的。农村用的,一般需要满足135~275V输入范围。计划去印度用,那至少得抗住AC300V。

电源无非是AC整流滤波,高频DC~AC~DC。一般,如果装完整的话,几十瓦电源的市电输入整流部分,需要10~15平方厘米面积。高频DC~AC部分差异比较大,如果是功率IC,5平方厘米足以。如果是分立元件搭起,会超过10平方厘米。具体占用面积,建议凭数据表演示的电路大体估算一下。变压器部分,建议用厂家给的软件计算一下,然后放大一号,来估算在板上的占用面积。输出介如此。一般,这个功率的手工DIY的面积,大体在20~50平方厘米水平。多路输出的和宽电压范围的会大些。对于这款30W多路,预估洞洞板面积在35平方厘米。

手工DIY的电源,板后全是飞线,需要装盒。盒子上一般配有固定安装孔等。每个盖和底的安装位的面积一般在1平方厘米左右。按楼上预估的35平方的洞洞板面积,这个盒子面积大体在:35+1X4(四个盒子安装位)+10(壁厚和空隙)=50,即大约需要50平方厘米的盒子。

考虑这款电源DIY面向有新手,考虑到实用和参考性,首个电源参数定义为:AC220V输入DC300V100mA输出 15V100mA输出 5V100mA输出 3.3V200mA输出  0~5V两路可调输出信号是不是很过瘾?输出N多路!!!

电源隔离输出,DC300V为未来调试电源用。因隔离,不用太多考虑被电15V满足大多模拟和驱动需要,5V满足大多数逻辑电路,3.3V满足低压逻辑及DSP0~5V信号满足大多模拟给定调节。

大体分一下:DC300V隔离输出。15V隔离输出,5V、3.3V、信号输出隔离输出。这样,这个多路输出电源;二次有300V18V8V三路隔离输出。注:18V稳压输出15V,8V稳压输出5V3.3V5V信号等弱电网络。

上个电源主杆部分原理:
9.jpg
如果抛开电阻具体形状,实际上电阻就是用一定电阻率的电阻材料做成一定厚度、长度和宽度的电阻体。

所以,电阻有实心电阻和膜电阻、线绕电阻三大类。由于工艺原因,线绕电阻和实心电阻一般做成插件结构。膜电阻既有插件也有贴片形状。就这个DIY而言,用最常见的贴片电阻,电流反馈用1W金属氧化膜电阻两种。

所谓贴片电阻,是在高铝陶瓷片两头各烧接了铜或银的可焊导电金属,在两侧端头间刷上电阻物的器件。这样,电阻由三段组成,两个端头和承载了电阻物的电阻体。电阻体有金属膜和电阻浆料覆盖在高铝陶瓷上组成。

为生产方便,电阻最初时会根据阻值分为不同的类,学名“方”。如1~10k为一类,作为1k方,覆盖1~10k产品。说白了,就是1~10k电阻都做成1k的。

让我们看看图中红圈内发生了什么。
10.jpg
看到红圈里的L型线条吗?这就是激光调刻痕。将不准的电阻值调到额定范围。

这是厚膜电路做法,贴片电阻和它一样。只是由于标准产品表面涂覆了釉质,你看不到而已。由于方的设置,有些刻蚀会相当夸张。

xkw1cn:
所以电阻有不同值和封装,但都有耐压极限。DIY中常规0805、1206等贴片电阻耐压200V水平。
如果特殊加工产品,不蚀刻而一次成型。误差会比较大,但耐压能力会非常高。

johnxih:
是不是不同的封装蚀刻的宽度不一样,才导致耐压不一样?

xkw1cn:
是的。不同厂家都不一样。

终于找了个比较深的盒子,开始DIY。
11.jpg
将洞洞板按盒子内尺寸裁好并装上进线、保险、NTC、桥和电解。
12.jpg
安排这几个元件时,需注意:
  • 建议用图中的这种磁管有填料保险。这种保险不容易炸,质量相对较好;玻璃管保险质量参差不齐,DIY采购量太少;品质比较难控制和相对比较安全。
  • 理论上,保险是会爆的,不建议保险中部直对其它器件。
  • 保险、NTC、桥理论上都是发热器件,需要保持一定距离。


洞洞板背面布线:
13.jpg
由于洞洞板孔都是0.7mm,保险坐和引线孔都需要扩到1.5~2mm。因此,装以前需要画好尺寸后打孔。

市售洞洞板,多是比较劣质的环氧玻璃布板或酚醛纸板,一般,覆铜/焊盘附着力非常差。扩孔后,金属多将脱落殆尽。因此,保险座需要夹好保险管后,将插脚内钩,包住板子,然后用锡焊注。如图:由于包住的洞洞板上留存焊盘和包口被焊住,夹坐非常结实。

如照片,焊线皆然,需要连周围几个焊盘一起将线焊住。这里,特别需要注意:绝缘!

由于洞洞板普遍质量不高,覆铜有时腐蚀的不够彻底或被搭锡,这种高压场合,两不等电位间至少需要保持一个孔位距离。焊好后,将间隔一个孔位的焊盘用切纸刀或大转头打掉,以保证安全。
14.jpg
IRS4013是TO-220的五脚功率IC,管脚距离比较近。将管脚摆置成前三后二,间距5mm样子,便于直接插到洞洞板上。
15.jpg
装焊IRIS4013和电流取样电阻。
16.jpg
用粗线连接地线
17.jpg
用粗线连接地线。注:
1)这里,以电流采样电阻地为参考。
2)粗线沿电流走向嵌在原先螺线形成的槽里。

启动网络:
18.jpg
绕变压器:
磁芯:EI28
一次绕组:0.35mm 100N
二次300V:0.25mm 130N
二次18V:0.25mm 9N
二次8V:0.25mm 4N
辅助绕组:0.15mm 7N
一次与二次300V绕组分两层交迭绕制,其余二次绕组绕到300V组外。每层隔离绕组间需用两层黄绝缘带绝缘。一次绕组出现全在变压器左侧,二次全在右侧。

插变压器至洞洞板,并与4103中MOSFET漏极相连。注意:特别注意圈内线的走向。
19.jpg
连变压器至+BUS线:同样,连线需要如图示:
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洞洞板DIY时,线密集区域需要用高温线。建议优先选择镀银高温线。图示,为450C耐温的镀银高温线。镀银线相当好焊,即便氧化也不碍事。由于线皮很薄且坚韧,非常适合高密度连线且不容易短路。连辅助绕组的同步和电源。连变压器+BUS。
21.jpg
特别提示:0805封装器件,建议横平竖直焊装,1206封装器件,建议45度斜向焊装。另一点,由于集成的MOSFET漏极是高压高dv/dt和di/dt位置,所有弱电线都不可横跨其上。但是,变压器接直流的线例外,两线可以正交或平行布线。

按要求画好线后,将线纵向放置。PCB下端必须伸出桌面(切记:否则,你的桌子将被切花)1~2CM。刀尖向下,沿割线方向,与PCB呈60~75度,压在最高(最上)的切割孔上。大约用500克压力向下压刀并向下滑动直至划出PCB。这是全部工具:
22.jpg
二次300V整流输出元件焊装:整流管、电解、假负载、LED
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首次通电!将启动电阻网络上并20k插装电阻,用60V可调直流电源供电!
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首先,让我们看看,电路开始有反应的电压,大概在27~35V。电源启动瞬间,变压器会有轻轻的“呲”的一声。这表示电源启动成功。如果打嗝式的间断有声或没有声响,表示辅助绕组反了。如果一直嘶嘶响电源自激了。很可能二次绕组开路或反接。

调理好极性,就可以看二次输出了。由于测试电压仅30V左右,如果正激,100:130的变比只能使输出达到不到40V水平。

因此,只有正确的极性才能达到200V以上的输出。在此时,通电后测量300V是否对。由于是辅助绕组稳压,300V输出会略高些,通常320V。电压高低可由辅助绕组的稳压管值与与其串联的电阻决定。微调它们可以改变输出电压。操作几次就会体验到分块分布的好处,适度的间隔可以非常方便更改调试。图示这块洞洞板被反复拆换不小于10次。咋样?看不出吧?其实,远不用换那么多次。一般最多两次即可。

装18V路元件,并通低压直流电:
25.jpg
同样,通过检测电压判断18V绕组极性。如果电压不够的很多,可以肯定是极性错了,变压器绕组掉个头即可。

由于前面已经整定过输出电压,我们不再认为前面的电路有错。这里,只调整18V绕组回路。

装了300V和18V路的正面照:
26.jpg
装焊+8V 0-7V回路:
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正面大头照!
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装Y电容(注意连接位置!差点位置,就会有高噪音)
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仔细检查电路有无搭锡和错焊后,通低压电,检查三路输出!
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低压检测正常后,摘除一次侧20k欧启动电阻,改用AC220V正常输入。
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基准用TL431产生。串联2k4电阻做限流,R-K短路做成2.5V基准。原理见图:
32.jpg
TL431和放大器:
33.jpg
图中,IC两排脚间金属线为地线,这样便于接地元件焊装。特别需要注意的是这里有用到贴片电容。电容两头不能同时堆锡或往复焊接,否则电容非常容易损坏。

是不是很简单?合适的布局可疑将电路装配化解的特别简单。你看许多元件是直接焊到管脚上的,连调试装焊,都是直接帖到管脚上。但是,你同时需要注意到,电阻是比例调节,电容是滞后调节。先调电阻后调电容。这个顺序不建议打破。

下面,我们开始DIY BUCK。这是资料:选这颗料是SO-8封装,用在洞洞板上有点难度。它不能直接焊或插装。因此,需要过度。DIYSO-8,有两种方式:
  • 将原先的焊盘纵向切割成两个。由于SO-8与DIP-8脚间距是两倍关系,切割后可以兼容。
  • 用引线跳接。


考虑到新手焊接技术局限,我们这次用跳接方式。跳线用1/4W电阻管脚!其它引线不推荐。由于器件关键都是防腐和易焊处理的,比较好焊。所以,首推管脚。但是管脚和管脚还是有很大区别。我们常见管脚大概有这几类:电阻管脚、电容管脚、晶体管管脚、大功率管管脚。

电容管脚呢?那可是彻头彻尾的高科技——钢包铜材质!有点硬,不太是何高频信号流通。电阻管脚?那是真材实料的紫杂铜线,最适合DIY的东东了!瞬间焊?就是焊接时间在0.2~0.8秒间,让热在传导到外面前就完成焊接。人的反应时间只0.1秒,这点时间不就是眨眼功夫?YES!就是这样。

这是焊接后的IC。DIY过程是这样的。先焊八根管脚到PCB上:
34.jpg
工字磁芯有两个个致命问题:边沿锋利且导电。所以,DIY时需要做预处理,预处理包括两部份:
  • 锐口。用600目砂纸修磨一下磁芯边沿,并清洗。
  • 裹介质。磁芯修磨烘干后,就可以裹介质了。介质有两种,绝缘清漆和绝缘蜡。两者都可以用。这里的DIY工字磁芯用的是聚酯氰胺气干漆。这是浸过漆的样子:

35.jpg
用涂覆绝缘的工字,绕0.31mm线绕三层。
36.jpg
这就是绕好后,焊前的样子。大家注意:最好用黄胶带在线与工字磁芯间垫一层,这样可以避免漆皮不小心碰破漏电。
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焊好反馈等全部电路后的BUCK:
38.jpg
按上电位器,电路全部组装后:
39.jpg
下面,我们将升级。我们DIY用自耦提高IC效率的BUCK。上传原理图:
40.jpg
上DIY照片:
41.jpg 是不是很简单?如果用熟了,完全可以部分取代LM78XX系列。这个电路里,R1决定了电源限流保护值,R2/R3决定了输出电压。所以,这颗骨灰级IC,仍然可以适应1A以下,包括LED驱动在内的绝大多数应用。按楼上原理,这个电路对应现在标注值的输出为0.5A7.5V。调节R1/R2/R3可以改变输出。

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发表于 2017-5-18 10:22:04 | 显示全部楼层
现在大部分廉价元件的管脚都是铁的了。。。放不多久就生锈了
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