华南理工大学学报(自然科学版)

作者：曾敏, 谢剑醒, 李智涛, 等

单位：华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640

关键词：热压焊,温度控制,扩展卡尔曼滤波,模拟仿真

基金：广东省自然科学基金资助项目(2021A1515011773);广东省企业科技特派员专项(GDKTP2021024300)

热压焊是一种应用于电子元器件的焊接方法，热压焊头温度的稳定性是焊接质量的决定性因素。热压焊接时间短，热电偶测温热惯性及随机噪声对热压焊过程温度控制有较大影响。文中研制了一种以STM32F407微处理器为核心的热压焊电源，设计了电源的主电路与控制系统；通过对热电偶的延迟响应和时间常数误差的分析，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的热压焊控制方法，实现了脉宽调制以及输出温度的稳定控制；分析了热压焊头的加热和热辐射效应，建立了热压焊头的温度模型，并以上述的主电路和控制方案为基础，建立了热压焊系统仿真模型，验证控制方法的有效性。搭建热压焊系统试验平台，按照仿真模型设定的工艺参数进行试验，将仿真温度波形与试验测量波形进行对比分析。结果表明：仿真与试验温度波形趋势呈现相同变化规律，相较于仅PID控制，基于EKF的控制方法具有更短的调节时间，减少了有效噪声对热压焊系统的影响，提高了温度控制的稳定性；该热压焊系统仿真模型为热压焊电源设计提供了一种参考模型；最后进行了FPC与PCB板、同轴线与LED电路板热压焊试验，实现了元器件的可靠连接。

来源：2023年第9期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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