万用板的焊接

选对"洞洞板"焊电路

——本文发表于《无线电》2009年第2

万用电路板是一种按照标准IC间距(2.54mm)布满焊盘、可按自己的意愿插装元器件及连线的印制电路板,俗称"洞洞板"。相比专业的PCB制版,洞洞板具有以下优势:使用门槛低,成本低廉,使用方便,扩展灵活。比如在大学生电子设计竞赛中,作品通常需要在几天时间内争分夺秒地完成,所以大多使用洞洞板。

  

洞洞板的选择

  

目前市场上出售的洞洞板主要有两种,一种焊盘各自独立(图1,以下简称单孔板),另一种是多个焊盘连在一起(图2,以下简称连孔板),单孔板又分为单面板和双面板两种。根据笔者的经验,单孔板较适合数字电路和单片机电路,连孔板则更适合模拟电路和分立电路。因为数字电路和单片机电路以芯片为主,电路较规则;而模拟电路和分立电路往往较不规则,分立元件的引脚常常需要连接多根线,这时如果有多个焊盘连在一起就要方便一些。当然这并不绝对,每个人的喜好不一样,选择自己用起来比较顺手的就OK了。

  

另外,读者需要区分两种不同材质的洞洞板:铜板和锡板。铜板的焊盘是裸露的铜,呈现金黄色,平时应该用报纸包好保存以防止焊盘氧化,万一焊盘氧化了(焊盘失去光泽、不好上锡),可以用棉棒蘸酒精清洗或用橡皮擦拭。焊盘表面镀了一层锡的是锡板,焊盘呈现银白色,锡板的基板材质要比铜板坚硬,不易变形。他们的价格也有区别,以大小为100 cm210cmX10cm)的单面板为例:铜板价格34元,锡板78元,一般每平方厘米不超过8分钱。

  

1 单孔板

  

2 连孔板

  

焊接前的准备

  

在焊接洞洞板之前你需要准备足够的细导线(图3)用于走线。细导线分为单股的和多股的(图4):单股硬导线可将其弯折成固定形状,剥皮之后还可以当作跳线使用;多股细导线质地柔软,焊接后显得较为杂乱。

  

洞洞板具有焊盘紧密等特点,这就要求我们的烙铁头有较高的精度,建议使用功率30瓦左右的尖头电烙铁。同样,焊锡丝也不能太粗,建议选择线径为0.5~0.6mm的。

  

3 细导线

  

4 多股和单股细导线

  

洞洞板的焊接方法

  

对于元器件在洞洞板上的布局,大多数人习惯"顺藤摸瓜",就是以芯片等关键器件为中心,其他元器件见缝插针的方法。这种方法是边焊接边规划,无序中体现着有序,效率较高。但由于初学者缺乏经验,所以不太适合用这种方法,初学者可以先在纸上做好初步的布局,然后用铅笔画到洞洞板正面(元件面),继而也可以将走线也规划出来,方便自己焊接。

  

对于洞洞板的焊接方法,一般是利用前面提到的细导线进行飞线连接,飞线连接没有太大的技巧,但尽量做到水平和竖直走线,整洁清晰(图5)。现在网上流行一种方法叫锡接走线法,如图6所示,工艺不错,性能也稳定,但比较浪费锡。纯粹的锡接走线难度较高,受到锡丝、个人焊接工艺等各方面的影响。如果先拉一根细铜丝,再随着细铜丝进行拖焊,则简单许多。洞洞板的焊接方法是很灵活的,因人而异,找到适合自己的方法即可。

  

5 常用的飞线连接法

  

6 锡接走线法

  

洞洞板的焊接技巧

  

很多初学者焊的板子很不稳定,容易短路或断路。除了布局不够合理和焊工不良等因素外,缺乏技巧是造成这些问题的重要原因之一。掌握一些技巧可以使电路反映到实物硬件的复杂程度大大降低,减少飞线的数量,让电路更加稳定。下面就笔者的经验谈谈洞洞板的焊接技巧。

  

1、初步确定电源、地线的布局

电源贯穿电路始终,合理的电源布局对简化电路起到十分关键的作用。某些洞洞板布置有贯穿整块板子的铜箔,应将其用作电源线和地线;如果无此类铜箔,你也需要对电源线、地线的布局有个初步的规划。

  

2、善于利用元器件的引脚

洞洞板的焊接需要大量的跨接、跳线等,不要急于剪断元器件多余的引脚,有时候直接跨接到周围待连接的元器件引脚上会事半功倍。另外,本着节约材料的目的,可以把剪断的元器件引脚收集起来作为跳线用材料。

  

3、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,而且要美观得多,如图7

  

4、善于利用元器件自身的结构

8是矩阵键盘电路,图9是笔者焊接的矩阵键盘。这是一个利用了元器件自身结构的典型例子:图9中的轻触式按键有4只脚,其中两两相通,我们便可以利用这一特点来简化连线,电气相通的两只脚充当了跳线。读者可以对照图10好好体会一下。

  

5、善于利用排针

笔者喜欢使用排针,因为排针有许多灵活的用法。比如两块板子相连,就可以用排针和排座,排针既起到了两块板子间的机械连接作用又起到电气连接的作用。这一点借鉴了电脑的板卡连接方法。

  

6、在需要的时候隔断铜箔

在使用连孔板的时候,为了充分利用空间,必要时可用小刀割断某处铜箔,这样就可以在有限的空间放置更多的元器件。

  

7、充分利用双面板

双面板比较昂贵,既然选择它就应该充分利用它。双面板的每一个焊盘都可以当作过孔,灵活实现正反面电气连接。

  

8、充分利用板上的空间

芯片座里面隐藏元件,既美观又能保护元件(图11)。

  

7 多使用跳线

  

8 矩阵键盘电路

  

9 矩阵键盘

  

10 矩阵键盘背面

  

11 芯片座内隐藏元件

  

        "洞洞板"给我们带来了很大的方便,或许它已成为你电子实验中不可缺少的一部分。参考笔者提供的这些小经验、多动手实践,你将会体会到更好、更适合自己的使用方法和技巧。

<think>好的,用户想了解如何使用洞洞搭建Buck电路。首先,我需要回忆Buck电路的基本结构和工作原理。Buck电路是一种降压型DC-DC转换器,主要包含开关元件(如MOSFET)、二极管、电感、电容和控制电路。用户提到使用洞洞搭建,所以需要考虑元件的布局和焊接技巧。 接下来,我应该分步骤说明搭建过程。第一步是准备材料,需要列出所需的元件,比如MOSFET、二极管、电感、电容、电阻、PWM控制器(如TL494或UC3843)、洞洞、导线等。这里需要确认这些元件的参数选择是否合理,比如输入输出电压、电流需求,电感和电容的计算公式可能需要提及,但用户可能更关注实际搭建步骤,所以公式可以放在后面或者简要带过。 然后是电路设计部分。需要画出电路图,但用户可能没有现成的图,所以需要描述各元件的连接方式。比如PWM控制器的输出连接到MOSFET的栅极,MOSFET的源极接地,漏极连接到二极管和电感。这里要确保描述清晰,避免混淆。 布局规划是关键,洞洞的布线容易混乱,尤其是高频开关部分。需要建议将功率部分和控制部分分开,减少干扰。比如功率地和控制地的区分,以及输入输出电容的位置靠近开关元件。同时,大电流路径要短而宽,使用较粗的导线或镀锡铜线,这点很重要,否则可能导致过热或效率低下。 焊接步骤需要详细说明,比如先固定功率元件,再连接控制电路。焊接MOSFET和二极管时要注意散热,避免过热损坏。电感应该靠近MOSFET和二极管,输入输出电容的位置也要合理。控制电路部分可能需要调试,比如反馈电阻的分压比,需要计算合适的阻值以确保输出电压稳定。 调试部分需要分步骤,先检查焊接是否正确,避免短路或虚焊。然后上电测试,逐步增加输入电压,用用表测量输出电压。如果使用PWM控制器,可能需要调整频率或占空比,这里可能需要示波器观察波形。需要提醒用户注意安全,比如使用限流电源,避免短路和元件烧毁。 常见问题方面,比如无输出可能是MOSFET驱动问题,或者反馈回路错误。输出电压不稳可能是电感或电容选择不当,或者布局不合理导致干扰。发热问题需要检查元件选型和散热措施。 最后,相关的教程资源,可以推荐一些开源项目或论坛,比如参考开源硬件平台的Buck电路设计,或者电子爱好者社区的洞洞项目。同时,引用用户提供的参考信息中的电源题例子,说明洞洞搭建在竞赛中的应用,比如引用[^1]提到的ACAC变化电路并联系统,虽然题目不同,但洞洞的使用方法是类似的。 需要确保回答符合系统级指令,比如使用正确的中文和LaTeX格式,变量和公式用$...$包裹,独立公式用$$...$$。例如,计算电感的公式:$$L = \frac{V_{out} \times (V_{in} - V_{out})}{\Delta I \times f_{sw} \times V_{in}}$$,这里要检查语法是否正确。同时,生成相关问题,可能涉及Buck电路的工作原理、效率优化、元件选型等。 最后检查是否有遗漏的步骤,比如是否需要提及保护电路,如过流或过压保护,但用户的问题主要集中在搭建方法,可能不需要深入。保持回答结构清晰,分步骤说明,确保用户能跟随操作。</think>### 使用洞洞搭建Buck电路的步骤指南 #### 1. **Buck电路基本原理** Buck电路是降压型DC-DC转换器,通过开关元件(如MOSFET)控制能量传输,利用电感和电容滤波实现降压。其核心公式为输出电压$V_{out} = D \cdot V_{in}$,其中$D$为占空比。 #### 2. **材料准备** - **核心元件**:MOSFET(如IRF540N)、快恢复二极管(如1N5822)、电感(计算值)、滤波电容(低ESR电解电容或陶瓷电容)、PWM控制器(如TL494)。 - **辅助工具**:洞洞、导线、焊锡、用表、示波器(可选)。 - **参数计算**: - 电感值:$$L = \frac{V_{out} \times (V_{in} - V_{out})}{\Delta I \times f_{sw} \times V_{in}}$$ - 输出电容:$$C_{out} \geq \frac{\Delta I}{8 \times f_{sw} \times \Delta V_{out}}$$ #### 3. **电路设计与布局** 1. **电路图绘制**: - PWM控制器驱动MOSFET栅极,MOSFET漏极连接电感和二极管。 - 反馈电阻网络($R_1$和$R_2$)连接输出电压至控制器反馈引脚,公式:$$V_{out} = V_{ref} \times \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)$$ 2. **洞洞布局技巧**: - **功率路径最短化**:MOSFET、二极管、电感、电容形成紧凑回路(如图1)。 - **地线分离**:功率地(开关元件)与控制地(PWM芯片)单点连接,减少噪声[^2]。 - **导线加粗**:使用镀锡铜线或并联多根导线降低电阻。 #### 4. **焊接步骤** 1. **固定功率元件**: - MOSFET和二极管紧邻布局,引脚留出散热空间。 - 电感垂直焊接减少磁场干扰。 2. **控制电路焊接**: - PWM控制器远离功率区域,反馈电阻靠近芯片。 - 添加旁路电容(0.1μF陶瓷电容)在芯片电源脚。 3. **输入/输出滤波**: - 输入电容靠近MOSFET源极,输出电容靠近负载端。 #### 5. **调试与测试** 1. **静态检查**: - 用用表二极管档检查MOSFET和二极管极性。 - 确认无短路(输入/输出间电阻>1kΩ)。 2. **上电测试**: - **初始低压测试**:输入12V,空载测量输出电压。 - **负载调整率测试**:逐步增加负载(如5Ω电阻),观察$V_{out}$波动。 - **示波器观测**:检查开关节点波形(应有清晰方波,无振铃)。 #### 6. **常见问题解决** - **无输出**:检查MOSFET驱动电压(需>8V),确认反馈电阻分压比。 - **输出电压振荡**:增加输出电容或调整补偿网络(如TL494的RC引脚)。 - **元件过热**:检查电感饱和电流是否足够,MOSFET导通电阻是否过低(如<50mΩ)。 #### 7. **参考教程资源** - **开源项目**:参见Electronics-Lab.com的“DIY Buck Converter on Perfboard”[^3]。 - **视频教程**:YouTube频道“GreatScott!”的《Buck Converter Design》演示洞洞实作。 - **竞赛案例**:类似全国电子设计竞赛中AC/AC变换电路的洞洞实现方法[^1]。 ```plaintext 图1:建议布局 MOSFET --[电感]---> 输出电容 | | 输入电容 二极管 |________| ```
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