基于XL6009升压型直流电源变换器芯片的LED闪光灯恒流电源设计方案-电路图讲解-电子技

1、系统方案 本系统由输入直流电源经过开关型升压电路转换，输出12V电压，为恒流源电路提供工作电压。通过按键控制单片机内部的D/A输出信号，使恒流源电路输出恒定电流。此时负载两端的电压值大于设定值时，由单片机内部A/D信号控制报警模块报警。系统结构框图如图1所示：

2、升压电路分析 电路主要由XL6009升压型直流电源变换器芯片、肖特基二极管B54以及电感组成。XL6009的3脚输出为方波信号。作为开关，当3脚输出低电平时，D1截止，电感L1作为储能元件储存电压，电容与RV1和R1组成一个回路放电，使输出电压下降;当3脚输出高电平时，D1导通，电感L1向电容两端充电，输出电压升高。RV1与R1是XL6009内部组成的电压放大器，作为负反馈稳定输出电压，由电阻RV1和R1控制电压放大倍数。升压模块电路原理图如图2所示：    

3、恒流源电路设计 该电路主要由LM358运放和P沟道场效应管F9530N组成。当D/A输出电压(即2脚电压)升高时，LM358的1脚输出电压减小，F9530N的门极G和源极S电压增大，控制SD间电压减小，使负载和地之间电压增大，采样电压随之增大，使LM358的3脚电压跟随2脚电压变化，从而起到恒流作用。通过开关通断，切换不同的负载，使输出电流满足不同档位恒流的要求。恒流源电路原理如图3所示。

  4、输入电源的分析计算 输入电压为3.0~3.6V，所以选择额定输出电压为Uout=3.6V的锂电池。根据最大输出功率是Pmax=10V*0.6A=6W，按系统整机效率80%计算，则输入电源的输出功率Pout=Pmax/0.8=7.5W，输入电压的输出电流I=Pout/Uout=2.08A。一节干电池最大输出电流为2.2A，为保证续流能力，故选择两节3.6V锂电池。  

  5、提高效率的方法 (1)F9530N为低压差场效应管，属于电压控制型器件，它的导通几乎不会消耗电流，功耗极小，故选择F9530N来提高效率。 (2)采样电阻的阻值很小，功耗相对较小。 (3)电源的接线采用粗铜丝导线，内阻非常小，对应的损耗小，提高了输出功率，故效率有所提高。  

6、系统测试结果及分析 当接上负载，在连续输出模式下，对应的输出电压、输出电流及相对误差如表1所示：     

 从表1中可以看出，当接上负载，在连续输出模式下，输出电流可设定3个档。最高输出电压为10.23V，最大输出电流相对误差为1%，LED闪光灯可正常工作，具有控制精确，误差小，并有高精度实时显示电压和电流大小的优点。  

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  波峰焊接是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象，所以叫“波峰焊”，主要材料是焊锡条。目前波峰焊机基本上采用热辐射方式进行预热，最常用的波峰焊预热方法有强制热风对流、电热板对流、电热棒加热及红外加热等。  

波峰焊接操作步骤流程 

 1.波峰焊焊接前准备    检查待焊PCB（该PCB已经过涂敷贴片胶、SMC/SMD贴片、胶 固化并完成THC插装工序）后附元器件插孔的焊接面以及金手指等部位是否涂好阻焊剂或用耐高温粘带贴住，以防波峰后插孔被焊料堵塞。如有较大尺寸的槽和孔也应用耐高温粘带贴住，以防波峰焊时焊锡流到 PCB 的上表面。 将助焊剂接到喷雾器的软管上。   

 2.开波峰焊炉   a.打开波峰焊机和排风机电源。   b.根据 PCB 宽度调整波峰焊机传送带（或夹具）的宽度。   

 3.设置波峰焊接参数   助焊剂流量：根据助焊剂接触PCB底面的情况确定。使助焊剂 均匀地涂覆到PCB的底面。还可以从PCB上的通孔处观察，应有少量的助焊剂从通孔中向上渗透到通孔面的焊盘上，但不要渗透到组件体上。   预热温度：根据波峰焊机预热区的实际情况设定（PCB 上表面温度般在 90－130℃，大板、厚板、以及贴片元器件较多的 组装板取上限）    传送带速度：根据不同的波峰焊机和待焊接PCB的情况设定（般为 0.8－1.92m/min）   在锡锅内，因此表头或液晶显示的温度比波峰的实际温度高5－10℃左右）    测波峰高度：调到超过 PCB 底面，在 PCB 厚度的 2/3 处。   

 4.件波峰焊接并检验（待所有焊接参数达到设定值后进行）   a.把 PCB 轻轻地放在传送带（或夹具）上，机器自动进行喷涂助 焊剂、干燥、预热、波峰焊、冷却。   b.在波峰焊出口处接住 PCB。 c.按出厂检验标准。   

 5.根据件焊接结果调整波峰焊接参数   

 6.连续波峰焊接生产   a.方法同件焊接。   b.在波峰焊出口处接住 PCB，检查后将 PCB 装入防静电周转箱 送修板后附工序。   c.连续焊接过程中每块印制板都应检查质量，有严重焊接缺陷的印制板，应立即重复焊接遍。如重复焊接后还存在问题，应检查原因、对工艺参数作相应调整后才能继续焊接。   

 7.检验标准按照出厂检验标准   

 8、注意事项：   a.回流焊预热温度升温率每秒不超过3℃，内部为高温发热器件小心烫伤。   b.过炉时，PCB放置间距最小为3cm。   c.当波峰焊温度不合格时，立即停止使用，由相关工程部设备员或工程师对波峰焊温度进行检测调整后再检，判定合格后方可继续放入电脑B板作业。   d. 技术员每天必须对波峰焊各温度设置进行检查并用温度表进行实际测量，温度必须在规定范围内。  

波峰焊接技术条件要求 上述的保障条件，只是具备了焊接基础，要焊接出高质量的印制板，重要的是技术参数的设置，以及怎样使这些技术参数达到最佳值。使焊点不出现漏焊，虚焊，桥接，针孔，气泡，裂纹，挂锡，拉尖等现象。设置参数应通过试验和分析对比，从中找出一组最佳参数并记录在案，以后再遇到类似的输入条件时，就可以直接按那组成熟的参数设置，不必再去做试验。 助焊剂流量的控制：通过试验设置合理的参数，元器件为一般通孔器件，流量为1.8L/H篊 倾斜角的控制：倾斜角是波峰顶水平表面与传送到波峰处印制板之间的夹角，调节范围严格控制在6-10篊。  

波峰焊接炉温与时间控制 波峰焊接停留时间是PCB上某个焊点从接触波面到离开波面的时间。停留/焊接时间的计算方式是﹕停留/焊接时间=波宽/速度。对于不同的波峰焊机，由于其波面的宽窄不同，必须调节印制板的传送速度，使焊接时间大于2.5秒，般可参考下面关系曲线。在实际生产中，往往只能评价焊点的外观质量及疵点率，其焊接强度、导电性能如何就不得而知了，“虚焊”由此而来。根据笃诚、车兆华《SMT波峰焊接的工艺研究》，在焊接过程中，焊点金相组织变化经过了以下三个阶段的变化： 

 （1）合金层未完整生成，仅是种半附着性结合，强度很低，导电性差； 

 （2）合金层完整生成， 焊点强度高，电导性好； 

 （3）合金层聚集、粗化，脆性相生成，强度降低，导电性下降。在实际生产中，我们发现，设定不同的锡锅温度及焊接时间，并没定适合的倾斜角，有焊点饱满、变簿，再焊点饱满且搭焊点增多直“拉”的现象，因此必须控制在当产生较多搭焊利拉时，将工艺条件下调搭焊较少且拉，“虚焊”才能大限度的控制。另外，该现象除可用金相结构来解释外，还与“润湿力”的变化及焊料在不同温度下的“流动性”有关。    

 波峰焊温度曲线图解   波峰焊各区域温度与持续时间同样是由设备各区温度设定、熔融焊料温度与传送带的运行速度来决定的。波峰焊温度曲线仍然需要通过测试手段确定，其基本过程也与回流曲线测定类似。

由于PcB的正面（面，Top—orBoard）般贴装密集，因此温度曲线可只检测面温度。测试时，先确定传送带速度，然后记录试验板面少三个点的温度。反复调整加热器温度值使各点温度达到设定的曲线要求，后再进行实装测试并进行必要的调整。在编制工艺文件时，除了记录加热温度曲线设定外，一般还要记录焊剂及其徐布工艺参数（泡沫高度、喷射角度、压力、密度控制要求以及焊剂情理等），焊料波参数、焊料捡测和撤渣要求等，这些都是波峰焊的主要工艺参数。   波峰焊接时间和炉温的控制直接关系到波峰焊接后的产品焊接质量，对于这两个工艺参数波峰焊操作技术人员必须要熟练的掌握。   通过波峰焊的结构图了解也能对波峰焊的温度曲线控制起到定的辅助作用，下面为波峰焊结构图    

 波峰焊结构图                                        

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