電 力 電 子 設(shè)計(jì)制作

1、電電 力力 電電 子子 電電 路路設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 制制 作作前言前言電力電子設(shè)計(jì)制作是在學(xué)完電力電子電力電子設(shè)計(jì)制作是在學(xué)完電力電子變流技術(shù)課程之后的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，變流技術(shù)課程之后的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)電力電子電路的實(shí)際制作通過(guò)電力電子電路的實(shí)際制作，使，使學(xué)生在理學(xué)生在理論聯(lián)系實(shí)際、綜合分析、理論計(jì)算、電路制論聯(lián)系實(shí)際、綜合分析、理論計(jì)算、電路制作、調(diào)試、安裝與實(shí)驗(yàn)研究等方面得到綜合作、調(diào)試、安裝與實(shí)驗(yàn)研究等方面得到綜合訓(xùn)練和提高，從而培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立設(shè)計(jì)和訓(xùn)練和提高，從而培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立設(shè)計(jì)和制作實(shí)際電路、解決問(wèn)題和從事工程實(shí)操的制作實(shí)際電路、解決問(wèn)題和從事工程實(shí)操的初步能力初步能力。l

2、通過(guò)一個(gè)指定的變流電路的制作和調(diào)試及實(shí)通過(guò)一個(gè)指定的變流電路的制作和調(diào)試及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生初步掌握變流電路的制作、驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生初步掌握變流電路的制作、元器件的選擇、印刷電路板的制作、焊接技元器件的選擇、印刷電路板的制作、焊接技術(shù)及電路調(diào)試與測(cè)試的一般順序、規(guī)范和方術(shù)及電路調(diào)試與測(cè)試的一般順序、規(guī)范和方法，提高正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等法，提高正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書的獨(dú)立工作能力工具書的獨(dú)立工作能力。l同時(shí)同時(shí)，培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)與實(shí)操技能，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及求是的工作作風(fēng)與實(shí)操技能，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后的工程應(yīng)用打好基礎(chǔ)。今

3、后的工程應(yīng)用打好基礎(chǔ)。 以小功率晶閘管變流電路的制作為例，概以小功率晶閘管變流電路的制作為例，概要介紹電路的制作過(guò)程、工藝要求和方法。要介紹電路的制作過(guò)程、工藝要求和方法。學(xué)生須按題意進(jìn)行變流電路的設(shè)計(jì)、制作、學(xué)生須按題意進(jìn)行變流電路的設(shè)計(jì)、制作、安裝、焊接、調(diào)試和測(cè)試等實(shí)訓(xùn)。最后將安裝、焊接、調(diào)試和測(cè)試等實(shí)訓(xùn)。最后將制作的電路板經(jīng)驗(yàn)收合格，方能取得學(xué)分。制作的電路板經(jīng)驗(yàn)收合格，方能取得學(xué)分。一、電路設(shè)計(jì)與選擇 設(shè)計(jì)一臺(tái)電力電子變流電路，必須滿足用戶的要求，首先要考慮電路的技術(shù)性能；其次是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；還有先進(jìn)性和可行性。因此，必須對(duì)電路的使用條件、供電的對(duì)象及工藝要求進(jìn)行調(diào)研，搜集相關(guān)的圖樣和技

4、術(shù)資料及樣機(jī)，了解國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)，然后對(duì)電路的方案進(jìn)行必要的比較和論證，使之變成一個(gè)可以付諸實(shí)施的技術(shù)方案。 一臺(tái)完整的電力電子變流電路包括負(fù)載、主電路、觸發(fā)器及控制器等四部分。因此，設(shè)計(jì)與選擇的內(nèi)容也分為主電路、觸發(fā)單元和反饋控制等三部分。1、主電路 在電力電子變流電路中，主電路用來(lái)進(jìn)行電能的變換，因此，通常是電路中的高電壓和大電流環(huán)節(jié)。主電路的結(jié)構(gòu)形式要按負(fù)載的功率和性質(zhì)來(lái)定。對(duì)于小功率負(fù)載（小于4kw），若用于直流調(diào)速，則可采用單相橋式整流；對(duì)于交流調(diào)壓，亦可采用單相交流調(diào)壓。而負(fù)載功率很大時(shí)，則應(yīng)采用三相橋式整流，或者是多重化整流。對(duì)于交流變頻電路，則應(yīng)采用三相橋式

5、電路。由于電力電子器件成本的下降，及電力系統(tǒng)對(duì)變流電路要求的提高，現(xiàn)在的小功率變流電路也都采用三相橋式結(jié)構(gòu)。只有照明、充電、調(diào)溫等裝置，還在采用單相結(jié)構(gòu)。 至于功率器件的選擇，要從可靠性、經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)用性來(lái)考慮。晶閘管器件成本低、工作可靠、電流等級(jí)大，在交-直流的調(diào)壓電路和交流調(diào)壓電路中大量采用。大功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管及絕緣門極晶體管等全控型功率器件，控制特性好、動(dòng)作快，但過(guò)載能力差、易損壞，故用于交流變頻電路。在主電路結(jié)構(gòu)及功率器件選定之后，還要考慮變壓器和電抗器。在電力電子變流電路中，變壓器的作用有二，一是用來(lái)電氣隔離，二是進(jìn)行輸入交流電壓匹配。對(duì)于需要220V電壓的負(fù)載，若采用三相

6、橋式變流電路供電，則需要用整流變壓器將380V交流電壓降壓。至于采用12相、18相等多相整流供電的變流電路，則必須用變壓器進(jìn)行分相供電。至于電抗器，主要用于需要平波的負(fù)載，如直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。此外，主電路還需要選擇過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)，以及相應(yīng)的開關(guān)電器。至此，主電路的結(jié)構(gòu)形式就可確定了。2、觸發(fā)器的選擇 門極電壓又叫觸發(fā)電壓，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的單元稱為觸發(fā)器。觸發(fā)器性能的好壞，不但關(guān)系負(fù)載側(cè)電壓的調(diào)節(jié)范圍，而且對(duì)電路的可靠運(yùn)行有很大的影響。因此，觸發(fā)器必須能快速、準(zhǔn)確、可靠地送出脈沖信號(hào)，為此，正確選用或設(shè)計(jì)觸發(fā)器是又一項(xiàng)重要步驟。 觸發(fā)器性能的優(yōu)劣常用下列幾條來(lái)衡量： 觸發(fā)脈沖必須保持與主電路交流

7、電源同步，以保證每個(gè)周期或半個(gè)周期在相同的控制角處觸發(fā)功率器件。 觸發(fā)脈沖應(yīng)能在一定的范圍內(nèi)移動(dòng)。對(duì)于不同的主電路要求的移相范圍也不同。對(duì)于三相半波電路，電阻性負(fù)載，移相范圍為0150；三相橋式全控電路大電感負(fù)載，整流區(qū)為090；對(duì)于交流調(diào)壓電路，電阻負(fù)載移相范圍為0180。 觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率（電壓與電流）。通常為保證功率器件可靠觸發(fā)，觸發(fā)器送出的觸發(fā)電壓和電流，應(yīng)當(dāng)大于器件上所標(biāo)的觸發(fā)電壓和電流。 觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡。 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度。 觸發(fā)器的種類可分為三種，即模擬式，數(shù)字式和單片機(jī)式。其中模擬式電子觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗擾性能好、易于維修，但精度低。數(shù)字式觸發(fā)器精度高、可靠

8、性好，但線路復(fù)雜、成本高。單片機(jī)式觸發(fā)器體積小、功耗低、調(diào)節(jié)方便、精度高，但易受干擾。因此，觸發(fā)器的選擇應(yīng)根據(jù)變流電路的應(yīng)用場(chǎng)合和用戶的要求來(lái)定。對(duì)于小功率的普通調(diào)壓、調(diào)溫等負(fù)載，常規(guī)的電子式觸發(fā)器已能滿足要求。3、控制方式的選擇 在變流電路中，主電路用來(lái)變換電源的性質(zhì)，以對(duì)負(fù)載供電。觸發(fā)器的作用是傳遞控制信號(hào)，將電壓幅值變化的控制信號(hào)變換成角度不同的脈沖信號(hào)，觸發(fā)功率器件。因此，控制單元或方式也是電路選擇的內(nèi)容。在電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，控制單元由調(diào)節(jié)器，速度給定及反饋構(gòu)成；在加熱爐或調(diào)光裝置中，控制信號(hào)由手動(dòng)電位器或晶體管放大器產(chǎn)生。大型的生產(chǎn)設(shè)備或現(xiàn)代化的生產(chǎn)線，控制信號(hào)由PLC和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生。

9、4、穩(wěn)壓電源的選擇 變流電路中，觸發(fā)器和控制單元需要直流電，為此，必須有穩(wěn)壓電源供電。對(duì)復(fù)雜的變流電路，要求直流電源的穩(wěn)壓、穩(wěn)流性能要好。故采用串聯(lián)式的穩(wěn)壓電源，由集成化的三端穩(wěn)壓器恒壓恒流供電。對(duì)于小功率的變流電路，則常采用硅穩(wěn)壓管組成的并聯(lián)式穩(wěn)壓電源。5、電器控制單元的選擇 要接通或斷開變流電路的交流電源，或?qū)崿F(xiàn)電路的自動(dòng)控制，都要用到刀開關(guān)、斷路器或接觸器等電器。保護(hù)環(huán)節(jié)中也要用到熱繼電器、過(guò)壓、過(guò)流繼電器。因此，還需要熟悉常用電器的性能、使用方法。當(dāng)然，小功率電路常用的是刀開關(guān)，故這部分的選擇比較簡(jiǎn)單。二、題目介紹本制作課程立足于生產(chǎn)上常用的電氣控制設(shè)備，作為設(shè)計(jì)及制作的實(shí)例，所采用的

10、線路亦為工程上具有代表性的電路，有較好的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。1、設(shè)備工況 在我們的日常生活中，燈光照明是最普通而必需的設(shè)備。隨著生活水平的提高，要求燈光的亮度可變，例如我們看書的臺(tái)燈和家里客廳的頂燈；體育場(chǎng)館及娛樂場(chǎng)所對(duì)燈光照明和亮度的要求更高，于是工程上出現(xiàn)了調(diào)光設(shè)備。但早期的調(diào)光是通過(guò)可變電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其原理如圖1（a）所示。 這種調(diào)光方式耗電，電能都以發(fā)熱的形式消耗在電阻器上。在調(diào)壓器用于工程后，出現(xiàn)了利用交流調(diào)壓器的調(diào)光裝置。這種調(diào)光方式需要一臺(tái)功率與負(fù)載一樣的調(diào)壓器，這耗費(fèi)銅和鐵，且裝置的體積大，見圖1（b）所示。 （a）可變電阻器調(diào)光）可變電阻器調(diào)光 (b)調(diào)壓器調(diào)光調(diào)壓器調(diào)光 在

11、電力電子技術(shù)用于工程后，出現(xiàn)了采用晶閘管控制的調(diào)光器。這種晶閘管調(diào)光器利用晶閘管導(dǎo)通可控、電源過(guò)零自行關(guān)閉的特點(diǎn)，通過(guò)改變晶閘管的控制角達(dá)到調(diào)節(jié)燈光亮度的目的。因此具有體積小、節(jié)能的特點(diǎn)。圖2所示為晶閘管調(diào)光器的原理框圖。 圖圖 2 晶閘管調(diào)光器晶閘管調(diào)光器2、電路構(gòu)成及原理 圖3示出本制作的調(diào)光器原理線路圖。由圖可見，該調(diào)光器包括晶閘管主電路，負(fù)載，觸發(fā)電路和給定信號(hào)四個(gè)環(huán)節(jié)。其工作原理如下： 220V的交流電源通過(guò)開關(guān)K0加于雙向晶閘管KS的第一陽(yáng)極T1上，當(dāng)門極G加入觸發(fā)脈沖時(shí)，KS正向?qū)?，交流電源?jīng)KS加于燈泡上，使燈泡發(fā)光。當(dāng)交流電源過(guò)零變負(fù)后，KS關(guān)斷。 在負(fù)半周的 時(shí)刻，門極又

12、加觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通，則負(fù)半周的交流電源又加于燈泡上，使燈泡發(fā)光。改變控制角的大小，即改變了燈泡上交流電壓的大小，亦使燈泡的亮度變化。 本電路的觸發(fā)方式包含了移相觸發(fā)和過(guò)零觸發(fā)。因此，該電路分成四個(gè)部分：即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的觸發(fā)器，產(chǎn)生過(guò)零觸發(fā)信號(hào)的開關(guān)，產(chǎn)生移相觸發(fā)信號(hào)的電路及穩(wěn)壓電源等四個(gè)環(huán)節(jié)。其中，撥動(dòng)式開關(guān)K11用作觸發(fā)方式選擇；電位器RW2用于過(guò)零觸發(fā)通斷比率調(diào)節(jié)；電位器RW4用來(lái)改變移相觸發(fā)時(shí)的控制角調(diào)節(jié)。 當(dāng)開關(guān)K11撥向“過(guò)零”方式時(shí)，由集成電路芯片555的3端產(chǎn)生的方波電壓控制T21管的通斷比，當(dāng)T21管導(dǎo)通時(shí)，由A端的同步電壓產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)使T14管導(dǎo)通，且在每半周的過(guò)零點(diǎn)產(chǎn)生脈沖

13、電壓信號(hào)，輸出至KS管的門極，使KS在正弦電壓的半波過(guò)零點(diǎn)導(dǎo)通，則燈泡上得到一個(gè)完整的正弦波電壓。 當(dāng)T21管截止時(shí)，觸發(fā)器的功放管T14因發(fā)射極對(duì)地開路而停止工作。因此，只要T21管導(dǎo)通，燈泡上就得到一連串的正弦波電壓，使燈泡發(fā)亮。 當(dāng)開關(guān)K11撥向“移相”方式時(shí)，A點(diǎn)的同步信號(hào)經(jīng)T11管在D點(diǎn)得到過(guò)零點(diǎn)的脈沖信號(hào)，經(jīng)二極管D41加于移相觸發(fā)環(huán)節(jié)。 在同步脈沖的啟動(dòng)下，電容C41產(chǎn)生鋸齒波電壓，該電壓與電位器RW4的交點(diǎn)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，由U點(diǎn)輸出至T14管的基極，經(jīng)T14管功放后，由脈沖變壓器副邊輸至KS的門極，觸發(fā)KS導(dǎo)通。當(dāng)電位器RW4的中點(diǎn)改變后，觸發(fā)脈沖的相位隨之改變，則KS的導(dǎo)通時(shí)刻

14、也改變，達(dá)到了亮度可變的目的。3、各環(huán)節(jié)電路分析過(guò)零觸發(fā)環(huán)節(jié)由電源變壓器T1副邊取得的交流電源25V經(jīng)二極管D11和D12的全波整流加于A點(diǎn)，通過(guò)電阻R11加于穩(wěn)壓管DW11上，經(jīng)DW11的削波變成雙矩形，通過(guò)R12加于三極管T11的基極。D點(diǎn)得到過(guò)零點(diǎn)的方波。 （a）實(shí)測(cè)波形）實(shí)測(cè)波形 （b）理論波形）理論波形圖 橋式整流后脈動(dòng)電壓的波形圖 （a）實(shí)測(cè)波形）實(shí)測(cè)波形 （b）理論波形）理論波形圖 削波后梯形波電壓波形圖 當(dāng)開關(guān)K1撥向“過(guò)零”方式時(shí)，D點(diǎn)的方波經(jīng)D13使T12管從截止變?yōu)閷?dǎo)通。則E點(diǎn)從高電平突降為零電平，經(jīng)電容C11微分，在F點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)的尖峰波。該負(fù)波使T13管截止，則T14管從

15、截止變?yōu)閷?dǎo)通。脈沖變壓器T2原、副繞組產(chǎn)生電流，形成觸發(fā)脈沖。當(dāng)開關(guān)管T21截止時(shí)，T14管亦無(wú)法導(dǎo)通。因此，過(guò)零觸發(fā)方式時(shí)，T14管的導(dǎo)通除了基極H點(diǎn)有方波信號(hào)，發(fā)射極亦須視開關(guān)管T21的開通與否而與“地”是否短接。這里，開關(guān)管T21受時(shí)基555電路的輸出3端控制。 此外，電阻R19用來(lái)限制T14的發(fā)射極電流，以防止T14過(guò)流。C13和R18用來(lái)加寬輸出脈沖，R18值需調(diào)試后確定。過(guò)零觸發(fā)開關(guān)該環(huán)節(jié)由時(shí)基555和三極管T21、T22構(gòu)成。時(shí)基555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器形式，通電后+15V電源通過(guò)R24、RW2和D22對(duì)C21充電，使M點(diǎn)電位線性上升。當(dāng)電容充滿電，內(nèi)部三極管導(dǎo)通，電容C21通

16、過(guò)D23、R25及RW2放電。由于充、放電回路的阻值不同。故在M點(diǎn)上產(chǎn)生一鋸齒波或三角波電壓，則輸出3端為高電平或零電平。當(dāng)電容C21充電時(shí)，3端為高電平，反之則為低電平。這樣電位器RW2的中點(diǎn)位置不同，使電容C21的充、放電時(shí)間改變，導(dǎo)致輸出端3的方波的高電平與低電平的占空比改變。本電路3端輸出方波的周期約為1.5秒。當(dāng)3端為高電平時(shí)，T22管飽和導(dǎo)通，K點(diǎn)接近為0V，使T21管截止。則J點(diǎn)對(duì)地懸空。觸發(fā)器無(wú)脈沖輸出。當(dāng)3端為低電平時(shí)，T22管截止，則T21管飽和導(dǎo)通。則J點(diǎn)接地，觸發(fā)器由脈沖輸出。移相觸發(fā)環(huán)節(jié) 當(dāng)開關(guān)K1撥向“移相”時(shí)，D點(diǎn)的方波信號(hào)經(jīng)D41加于T41的基極，使T41導(dǎo)通，

17、則電容C41兩端電位接近為0V。當(dāng)方波信號(hào)為0V后，T41截止。則+15V電源經(jīng)R43對(duì)C41充電，P點(diǎn)電位線性上升。當(dāng)T41再次導(dǎo)通時(shí)，C41經(jīng)R42和T41放電。因此，在P點(diǎn)上產(chǎn)生一周二個(gè)鋸齒波電壓。該電壓經(jīng)R45加于T43管的基極，此外，由RW4的中點(diǎn)取得一個(gè)負(fù)電壓，兩個(gè)電壓在T43管的基極疊加。 當(dāng)合成電壓達(dá)到0.7V時(shí)，T43導(dǎo)通，R點(diǎn)從高電平降為零電平，經(jīng)電容C42微分在S點(diǎn)得到負(fù)尖峰電壓使T44截止。U點(diǎn)產(chǎn)生正方波，經(jīng)D17加于T14管基極，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。當(dāng)RW4的重點(diǎn)改變時(shí)，T43的導(dǎo)通時(shí)刻改變，則T14的導(dǎo)通時(shí)刻亦隨之改變。 本電路中，R44和RW4的值需實(shí)際調(diào)整，以滿足移相

18、范圍的要求，本電路 的變化應(yīng)當(dāng)在0180之間。穩(wěn)壓電源 本觸發(fā)器的工作電源為+15V直流電源，而-15V電源用來(lái)電容C41的充電及移相控制。這里采用穩(wěn)壓器7815和7915對(duì)直流電源進(jìn)行穩(wěn)壓，并用電介電容平波。此外發(fā)光二極管D311用來(lái)進(jìn)行電路工作狀態(tài)顯示。三、制作三、制作在變流電路的方案與具體線路確定后，就進(jìn)入電路的制作過(guò)程。1、繪制電氣原理草圖 由設(shè)計(jì)和選擇階段選定的電路電氣原理圖，僅為基本的原理結(jié)構(gòu)圖，很多器件的參數(shù)并不完善。因此，在進(jìn)行電路的制作前，先繪制所選的電路的電氣原理圖，包括主電路、觸發(fā)器、控制部分及電器控制與電源，把這五個(gè)部分合成一個(gè)完整的晶閘管調(diào)壓控制電路。當(dāng)然這個(gè)電路僅為

19、草圖，很多器件的參數(shù)都要在實(shí)際中再反復(fù)調(diào)試后才能最終確定。 對(duì)于大、中型的變流電路亦應(yīng)繪制各個(gè)單元的電氣原理圖及電路總的原理圖。同時(shí)應(yīng)列出各單元的元件明細(xì)表。小功率電路僅繪制電路的總圖及對(duì)應(yīng)的元件明細(xì)表。 2、零部件配置與選擇 依據(jù)元件明細(xì)表所列的零部件的名稱、規(guī)格及數(shù)量，配置好所有的電子器件，對(duì)于電源變壓器，應(yīng)注意輸入、輸出電壓值與電流值能否滿足要求。對(duì)于刀開關(guān)、斷路器和接觸器，要明確其額定電壓和額定電流是否符合要求，輔助觸頭是否夠用，線圈工作電壓是否符合技術(shù)要求。過(guò)流保護(hù)用的快速熔斷器或普通保險(xiǎn)絲是否符合工作電壓和電流。主電路過(guò)壓保護(hù)用的電容器的耐壓是否足夠，電阻的功率是否夠大。 此外，亦

20、要觀察元器件的引腳有否斷裂，有可能的話，用萬(wàn)用表測(cè)量二極管、三極管的正、反向電阻是否符合正常的阻值標(biāo)準(zhǔn)。變壓器引出線是否完好，電阻值是否正確。尤其是色環(huán)電阻，應(yīng)注意色環(huán)的表意 本電路中，注意： 電阻R11的瓦數(shù)不能太??；R19更要1W，但阻值不能太大，否則觸發(fā)脈沖功率不夠。時(shí)基555芯片要注意8個(gè)引腳的排列與順序。 濾波電容C31、C33的耐壓必須是50V的，而C35和C37則是25V。 R18與C13相串聯(lián)，用來(lái)加寬輸出脈沖，但R18不能太大，否則脈沖太寬會(huì)加大T14管的功耗，使發(fā)熱嚴(yán)重。 在零部件配齊后，可進(jìn)行元件的布置，即電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于小功率變流電路，為減少引線和連接

21、端子，最好將各部分都裝置在同一塊板上。為便于安裝、調(diào)試和維修，各部分分區(qū)域排列，集中供電。這樣，既直觀又不會(huì)發(fā)生混亂。4、繪制元件布置圖在電路的結(jié)構(gòu)位置選定后，再把各單元的電器及零部件進(jìn)行實(shí)物排列，擺放時(shí)應(yīng)按上下、左右對(duì)稱，留夠距離，便于安裝維修，整齊美觀的原則進(jìn)行。 對(duì)于小功率電路，主電路、觸發(fā)、控制部分都在同一塊電路板上，最好在確定變壓器、刀開關(guān)等大的部件的位置后，再考慮電阻、電容和二極管、三極管的位置，并繪制元件布置圖。5、印制電路板圖的繪制 在繪制印制電路板圖之前，首先應(yīng)畫出印制板單元的電氣原理圖（如圖4所示）和對(duì)應(yīng)的元件明細(xì)表。根據(jù)原理圖和明細(xì)表進(jìn)行實(shí)物排列，并畫出零部件布置圖和印制

22、線路板圖，同時(shí)還應(yīng)畫出插頭和插座的引腳圖，見圖5所示。 繪制印制線路板圖有計(jì)算機(jī)繪圖和人工繪圖兩種方式。這里僅討論人工繪制的原則，以及印制線路板的手工制作方法。圖圖4 電氣原理圖電氣原理圖圖5 元件布置圖和印制線路板圖a）元件布置圖 b）印制線路板圖 繪制印制線路板的原則： 排列元件，一般體積大、較重的元件放在下面（靠近插腳端）。原理圖中連在一起的元件應(yīng)盡量靠近擺放，以縮短引線距離。元件布置要整齊、美觀。元件應(yīng)盡量按大小、種類、形狀分排放置。 因電源線、地線連接元件較多，為便于元件擺放，電源線一般放在中間上下貫通，地線沿印制板周圍構(gòu)成一條環(huán)線。 印制線路板各線條不能交叉。對(duì)電路中有引腳較多的大

23、規(guī)模集成電路的印制板，應(yīng)采用雙面敷銅板。 引腳線條必須與插座配合好，嚴(yán)格按選用的插座配畫，不得錯(cuò)位。 元件位置確定后即可畫出元件布置圖和印制線路板圖。在印制線路板圖中應(yīng)盡量標(biāo)出與原理圖一致的圖形和文字符號(hào)，對(duì)于晶體三極管還應(yīng)標(biāo)出管腳名稱（e、b、c），集成塊應(yīng)標(biāo)出插座的起始號(hào)碼，脈沖變壓器還要標(biāo)出一次側(cè)、二次側(cè)，引腳應(yīng)標(biāo)上引出信號(hào)，集成穩(wěn)壓塊應(yīng)標(biāo)管腳的號(hào)碼等，如圖2所示。 對(duì)于小功率變流電路，由于零部件少，整個(gè)電路可布置在一塊線路板上，主電路與觸發(fā)、控制單元分開繪制，若有交叉線條，可采用飛線方式過(guò)渡。對(duì)于主電路，還要注意晶閘管和大功率整流管帶有散熱器，繪制印制線路板時(shí)，要留有散熱器的空間。7、

24、制作線路板 在繪制好印制電路板圖之后，要反復(fù)核對(duì)多次，確認(rèn)無(wú)誤后可進(jìn)入制作程序。對(duì)于小功率變流電路，整個(gè)系統(tǒng)都繪制在一塊圖紙上。按圖紙尺寸鋸好一塊敷銅板，注意，敷銅板的四條邊用銼刀或砂布磨幾下，使邊光滑一些，然后進(jìn)入制作過(guò)程： 把設(shè)計(jì)好的印制線路畫在一張墊有復(fù)寫紙的白紙上。 將敷銅板的銅箔面用酒精或細(xì)砂紙擦干凈。 先在銅箔面上放上一張復(fù)寫紙，再把畫有印刷線路的白紙反放在上面（即背面朝上），注意放正、對(duì)齊，然后按復(fù)印痕跡拓在銅箔面上。 畫圖好后，即可開始制作印制線路板，業(yè)余制作印制線路板常用的方法有以下三種： 第一種刀刻法。 在制作不太復(fù)雜的線路板時(shí)，可用鋒利的小刀刻去不需要的銅箔。用刀刻線路時(shí)

25、，動(dòng)作要穩(wěn)，不要把應(yīng)保留的線路刻斷。用這種方法，在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)注意采用直線條，而且保留的部分應(yīng)盡量多，刻去的部分應(yīng)盡量少，這樣在刻的時(shí)候比較方便?？毯煤笥眯°@頭在要插接元件的地方鉆上孔即成。刀刻法電路形狀如圖6所示。圖6 刀刻法的印刷線路板 第二種，漆畫腐蝕法。 漆畫腐蝕法就是用毛筆蘸上調(diào)合漆（磁漆、噴漆均可）把拓好的線路在應(yīng)保留的線條上均描上漆，待漆干后，用鋒利的小刀和尺子把畫得不光滑的線條刮平直，也就是進(jìn)行一次修板。然后把畫好的敷銅板放在三氯化鐵溶液中（濃度為40%三氯化鐵；60%溫水），溶液剛剛沒過(guò)敷銅板即可。經(jīng)過(guò)幾十分鐘時(shí)間，未畫漆的地方的銅箔就被腐蝕掉，留下涂有漆的銅箔。如想加快腐蝕

26、速度，可以將三氯化鐵溶液加熱（放在水盆里間接加熱，或用溫火在下面加熱）。腐蝕好的印制板，應(yīng)用清水多沖幾遍，把殘留的三氯化鐵洗凈，再刮去漆跡，把留下的線條打亮。然后在放元件的地方打好孔，涂上一層松香酒精液，印制線路板就制作好了。 第三種，貼膠帶腐蝕法（介紹兩種方法）：第一種，用膠帶把整個(gè)敷銅板貼滿、貼緊壓實(shí)，不留氣泡。用小刀刻出所需的線路，然后把腐蝕之處的膠帶撕去。再檢查一下膠帶接縫處是否銜接緊密，如果不緊密可在縫隙處涂上少許清漆或萬(wàn)能膠，晾干后即可放入三氯化鐵溶液中腐蝕。 第二種，把膠帶貼在玻璃板上用小刀刻成條（每條寬23mm即可，長(zhǎng)度視線路板上線條長(zhǎng)短而定），揭下刻好的膠布條在電烙鐵上烤一下

27、，再貼到敷銅板復(fù)寫的線路上，貼緊壓實(shí)，就可以放到三氯化鐵溶液中進(jìn)行腐蝕了。 貼膠帶法制作印制線路板只適合制作比較簡(jiǎn) 單的線路。它的優(yōu)點(diǎn)是貼上膠帶就可放到三 氯化鐵溶液中腐蝕，不像漆畫腐蝕法那樣， 還要等漆干后才能腐蝕。在制作印制線路板時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）在往敷銅板上拓線路前，應(yīng)先將敷銅板的銅箔擦干凈，這樣，漆不易脫落，膠帶易貼牢；2）印制線路的線條應(yīng)盡可能寬些，以使線條牢固，在用漆畫腐蝕法時(shí)，還可節(jié)省三氯化鐵溶液；3）印制線路各線條之間的距離不應(yīng)小于1mm，以防焊接元件時(shí)造成短路。四、四、安裝安裝 線路板制作完成后，就進(jìn)入零部件的安裝階段。1、鉆孔。按元件布置圖和接線圖中元器件的位置鉆孔。其中 鉆頭的直徑應(yīng)按元件引腳的粗細(xì)來(lái)定，不可太大。 為避免小鉆頭打滑，先用鐵釘在要鉆的位置上釘一凹孔，這樣，小鉆頭就不會(huì)打滑。 對(duì)晶閘管和接線柱等大孔的鉆孔過(guò)程。為避免位置有偏差，可先用小鉆頭鉆一小孔，再用大鉆頭擴(kuò)孔，這樣可消除誤差。l所有的孔鉆好后，應(yīng)反復(fù)檢查，以免在焊裝過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)有漏鉆的孔。對(duì)于在調(diào)試中才能最后確定參數(shù)的電阻，不妨在旁邊多鉆兩個(gè)孔，說(shuō)不定實(shí)際的阻值需兩個(gè)電阻并聯(lián)或串聯(lián)才能解決。l元件孔完成后，再用細(xì)砂布將各個(gè)孔的表面擦幾遍，使孔盡量光滑，使易于涂焊錫。2、上錫 印制線路板鉆好孔之后，為防止日后銅片氧化