Ознакомление с документацией

       Сборка полупроводниковых плат начинается с этапа получения всей необходимой комплектации и изучения технической документации, в качестве которой в данной ситуации будет служить спецификация и сборочный чертеж. Спецификация изделия представляет собой документ в котором содержится информация по каждому элементу задействованному в изделии, а именно его наименование, тип корпуса, определяющий его принадлежность к одному из двух типов монтажа, а также количество и позиционное обозначение на сборочном чертеже. Элементный состав собираемого устройства разнообразен, но трудностей с приобретением элементов не существует, так как они в настоящее время широко распространены и взаимозаменяемы. Ознакомившись с документацией для дальнейшего удобства работы необходимо разделить между собой поверхностно монтируемые элементы и элементы навесного монтажа. В качестве примера на основе платы усилителя мощности SS001 на рисунках ниже показана техническая документация в качестве сборочного чертежа и спецификации.                                                     Рис. 1.1  Сборочный чертеж платы SS001 (сторона TOP)
                                                      Рис. 1.2  Сборочный чертеж платы SS001 (сторона BOT) 

 

                                             СПЕЦИФИКАЦИЯ К ПЛАТЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ SS001 

Оригинальные детали

        Помимо стандартных элементов в изделии также применяются оригинальные детали. К ним относятся катушки индуктивности 3 мкГн и 6 мкГн. Для изготовления таких деталей необходимо произвести расчёт требуемой индуктивности согласно приведенной ниже формуле, а также иметь все необходимые для этого материалы.
Расчёт катушек      В качестве намотки катушек используется провод ПЭТВ-2 диаметром сечения 0,85 мм. Для удобства установки рассчитываемых катушек расстояние между между концами провода уже намотанной катушки должно быть равным расстоянию между монтажными отверстиями на полупроводниковой плате, что в общем влияет на значение количества витков и диаметр каркаса, используемого при намотке. Катушки со значением индуктивности 6 мкГн размещаются на плате в горизонтальном положении, а катушки со значением индуктивности 3 мкГн в вертикальном, поэтому для них диаметр намотки будет такой же, как и для катушек 6 мкГн, но в этом случае один конец провода необходимо будет провести внутри катушки разместив его, напротив, от уже имеющегося там другого конца провода. После намотки катушки облагораживаются и принимают вид как это показано на рисунке ниже.

Готовые катушки

Монтаж печатных плат

     На очередном этапе предстоит подготовить все необходимые приборы, инструменты и материалы для осуществления монтажа элементов на полупроводниковые платы. Для пайки потребуется паяльник с плоским и острым жалом, пинцет для захвата элементов, припой оловянно-свинцовый и активный флюс для обезжиривания и удаления с места пайки инородных загрязнений. Плоское жало паяльника позволит более удобно производить монтаж элементов поверхностного монтажа, обеспечивая пайку более ровной и скелетной, оставляя галтели припоя идеальными по своей форме. Монтаж плат следует начать именно с элементов поверхностного монтажа, так как они имеют миниатюрные размеры и в последующем не будут препятствовать размещению на плате элементов навесного монтажа. Для формовки элементов навесного монтажа также понадобятся бокорезы и острогубцы. Когда все необходимое уже будет под рукой, используя спецификацию и сборочный чертеж, приступайте к процессу последовательного запаивания элементов на имеющиеся платы. В процессе установки элементов имеющих полярность внимательно проверяйте их установку согласно сборочного чертежа. По окончании монтажа платы необходимо тщательно промыть в специальном растворе для удаления остатков флюса и прочих загрязнений, затем высушить. Конечный результат монтажа должен выглядеть так, как это показано на рисунках ниже.

Плата оконечного стерео усилителя SS001 (сторона 1)

Плата оконечного стерео усилителя SS001 (сторона 2)

Плата предварительного усиления,эквалайзера и индикации SS003 (сторона 1)

Плата предварительного усиления, эквалайзера и индикации SS003 (сторона 2)

Плата стабилизатора напряжения SS002 (сторона 1)

Плата стабилизатора напряжения SS002 (сторона 2)

                                         Плата усилителя микрофона и индикации SS004

Подготовка радиаторов охлаждения

   Практически каждая из полупроводниковых плат имеет в своем составе мощные транзисторы, которые требуют для себя дополнительного охлаждения. Для этого необходимо воспользоваться дополнительными теплоотводами, которые увеличивают теплоотводящую поверхность мощного элемента. Эффективная рабочая площадь радиатора предварительно рассчитывается исходя из рабочих характеристик транзистора, входящего в состав той или иной схемы. Так, учитывая все необходимые мощностные параметры транзисторов, ранее мной был произведён расчет эффективной площади охлаждающих устройств:
 — для мощных транзисторов усилителя мощности одного канала SS001 требуется площадь охлаждения равная 1500 см.кв.;
 — для мощных транзисторов стабилизатора напряжения одного канала SS002 требуется площадь охлаждения равная 270 см.кв. ;
 — для мощных транзисторов стабилизатора напряжения +15 В( -15В) в плате SS003 требуется площадь охлаждения равная 30 см.кв.
    Исходя из требуемых площадей охлаждающих устройств далее не трудно подобрать и сами радиаторы. Ассортимент радиаторов довольно разнообразен, поэтому в зависимости от места расположения радиатора в самом корпусе его форма и профиль выбирается на свой вкус. Но при этом необходимо помнить, что чем короче провод, соединяющий мощный элемент с печатной платой, тем вероятнее это меньше отразится на рабочих характеристиках устройства в целом. Учитывая особенности выбранного корпуса, для использования удобны алюминиевые радиаторы из ребристого профиля. Поэтому для транзисторов выходного каскада платы SS001 использован профиль АВ9010 с размерами основания 15,5х7,7 см. Для транзисторов стабилизаторов напряжения использован радиатор HS 183-150 с размерами основания 15х5 см. Для транзисторов стабилизатора напряжения +15В(-15В) платы SS003 использован радиатор HS172-30 с размерами основания 3х2,5 см. В дальнейшем выбранные радиаторы необходимо подготовить для установки на них транзисторов. Для этого используются шаблоны из самоклеящейся бумаги для точной разметки установки транзисторов, в которых заложены координаты мест крепления на болт корпусов транзисторов, а также места прохождения выводов транзистора через радиатор. Наклеив бумагу к основанию радиатора, в местах разметки шилом продавливаются неглубокие ямки. Затем, используя сверло по металлу диаметром 2,5 мм, просверливаются отверстия в местах разметки под крепления транзисторов глубиной 7-8 мм. В местах прохождения выводов транзистора через радиатор просверливаются сквозные отверстия сверлом диаметра 4 мм. После снятия разметочных шаблонов в отверстиях диаметром 2,5 мм. метчиком диаметром в 3 мм. наносится резьба на всю глубину отверстия. Поверхность готовых отверстий необходимо зачистить мелкозернистой шлифовальной бумагой для удаления образовавшихся неровностей, после чего радиаторы тщательно очистить от пыли и стружки.

Подготовка и установка транзисторов

       Подготовка и установка транзисторов на готовые теплоотводы весьма кропотливый труд. В первую очередь, зная взаимное расположение радиаторов и печатных плат, необходимо нарезать имеющийся провод (МГШВ 1) отрезками требуемой длины. Затем оба конца нарезанных проводов зачистить от диэлектрика на длину порядка 5 мм. и залудить их оловянно-свинцовым припоем. Залуживание должно идеально повторить форму сечения провода, чтобы в дальнейшем не было трудностей с прохождением проводов в отверстия печатной платы. Подготовленный провод предстоит распаять на все имеющиеся транзисторы. Так как форма корпуса транзистора не совсем удобна для распайки проводов, в качестве подсобы можно воспользоваться толстыми плоскогубцами, которые позволят зафиксировать выводы транзистора в горизонтальном положении для дальнейшей с ними работы. После распайки проводов к транзисторам, участки пайки нужно обработать мелкозубчатым натфилем для сглаживания резких переходов, а затем изолировать термоусадкой, желательно двойным слоем. При этом термоусадка должна заходить на собственный диэлектрик провода не менее 3 мм. К третьему проводу, который будет идти к корпусу транзистора припаивается клемма RV1.25-3.2. Между корпусом транзистора и поверхностью радиатора обязательно предусматривается прокладка теплопроводящего диэлектрика в качестве которого используется специальная теплопроводящая диэлектрическая подложка 1А4229. Установленные на подложку транзисторы фиксируются к радиатору винтами М3-10 через специальную изоляционную втулку TW-7. Готовые радиаторные сборки свободным концом провода соединяются с соответствующими печатными платами методом пайки припоем. В качестве примера один из полуфабрикатов приведен на рисунке ниже.

Сборка и запуск

   Плата предварительного усиления, эквалайзера и индикации SS003 содержит функциональные узлы, которые требуют расположения на лицевой части корпуса некоторых элементов из своего состава. К таким элементам относятся резистивная сборка, необходимая для управления эквалайзером и светодиодная матрица, служащая в качестве индикации мощности усиления для каждого канала. Резистивная сборка распаивается согласно сборочному чертежу. Для сборки полноценного усилителя в корпусе понадобятся дополнительные материалы, перечень которых приведен ниже в таблице.
   Далее выбор корпуса. Здесь приходится отталкиваться от личных предпочтений, разумеется не забывая о требуемой полезной площади для размещения всех необходимых узлов. Распланировав расположение органов управления и теплоотведения, подготовьте соответствующие технологические отверстия для последующего размещения всех элементов. По окончании подготовки корпуса, установите в него все элементы и надежно закрепите их на своих местах. В качестве примера воспользуйтесь конструкторской схемой сборки, приведенной на рисунке ниже.
                                                   Рис. 6.1 Схема конструкторской сборки

 

   Имея уже конструктивно собранное устройство, необходимо создать электрические соединения между функциональными узлами. Для этого обычно используются провода. Осуществив выбор проводов, можно приступить к их подготовке для последующей коммутации отдельных блоков в устройстве. При этом необходимо использовать заранее подготовленные общую электрическую принципиальную схему (рисунок 7.1) и электромонтажный чертеж (рисунок 7.2), на котором показаны основные электрические соединения.
                                        Рис. 7.1 Схема общая электрическая принципиальная

 

                                                   Рис. 7.2 Электромонтажный чертеж
      Этот этап требует предельной внимательности, так как далее подразумевается работа с электрическим током. В случае неправильного подключения возможны замыкания, которые приведут к дальнейшей неработоспособности устройства. После подключения первичных обмоток трансформаторов к внешнему выключателю сети 220 В, в первую очередь подключаются платы SS002 1 и SS002 2 ко вторичным обмоткам, согласно электромонтажному чертежу. На выходе каждого стабилизатора с помощью подстроечных резисторов необходимо на холостом ходу установить выходные напряжения в пределах заданной нормы, следя при этом за сетевым напряжением, оно должно соответствовать 220 В. Настроив стабилизаторы напряжения питания, можно электрически соединить все оставшиеся узлы между собой.
   Самым тревожным и волнительным моментом в процессе всей работы, является первое включение собранного устройства. С чего следует начать?! Прежде всего, перед включением готового устройства, необходимо лишний раз убедиться в правильности подключения всех внутренних блоков между собой, а также особое внимание уделить полярности подключенного питания. Только после этого можно с осторожностью включить питание устройства, при этом, не далеко убирая палец от кнопки включения, чтобы в случае каких-либо непредвиденных неполадок успеть нажать её обратно. Если же первый пуск прошел успешно и нет никакого повода для волнения, то можно приступить к проверке работоспособности нашего оборудования. Первое, что нужно проверить, это наличие питания устройства и его стабильность. При наличии необходимого питания, дальнейшая работа устройства должна зависеть от его назначения. Но при этом визуально, либо используя тыльную часть ладони или органы обоняния определить отсутствие возможных скрытых дефектов элементов или неправильность их подключения. Визуально можно определить такие отклонения, как потемнение корпусов элементов, либо коррозию проводов под воздействием высокой температуры, появление дыма и т.д. Тыльной частью ладони можно проверить доступные элементы с не оголенными участками проводников на наличие перегрева, что может говорить о неправильности режимов работы схемы, если конечно таковые элементы не предусматривают таких режимов. С помощью органов обоняния также можно почувствовать запах гари, либо оплавления оплетки проводов и другие подобные казусы. Если всего этого удалось избежать, то можно приступать к проверке основных характеристик, подключив необходимую нагрузку к выходным гнездам усилителя. После исследования основных электрических параметров выполняется длительный электропрогон устройства на выявление возможных скрытых дефектов. Во время электропрогона необходимо наблюдать за тепловыми режимами работы собранных узлов, они должны находиться в разумных пределах. Если собранный Вами усилитель мощности успешно прошел испытания электропрогоном, будьте уверены, он послужит Вам очень долгое время. Что касается этого проекта, то при правильном монтаже и сборке, усилитель мощности не нуждается в дополнительной настройке, за исключением регулировки чувствительности по входу, которая осуществляется подстроечным резистором на плате предварительного усилителя. При подключении колонок на выходе обоих каналов должен быть только слабо слышимый белый шум мощных выходных транзисторов.