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文檔簡介

關(guān)于功率放大器直流電源第一頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.直流電源的組成各部分的作用電網(wǎng)電壓電源變壓器整流電路濾波器穩(wěn)壓電路負(fù)載圖直流電源的組成第二頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.1整流電路

半波整流電路優(yōu)點(diǎn):使用元件少。

缺點(diǎn):輸出波形脈動(dòng)大;直流成分?。蛔儔浩骼寐实?。第三頁,共八十三頁,2022年,8月28日

全波整流電路+-第四頁,共八十三頁,2022年,8月28日

單相橋式整流電路注意整流橋的接法!第五頁,共八十三頁,2022年,8月28日橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源第六頁,共八十三頁,2022年,8月28日整流電路的主要參數(shù)(1)輸出直流電壓UO(AV)(2)脈動(dòng)系數(shù)S(3)二極管正向平均電流ID(AV)(4)二極管最大反向峰值電壓URM第七頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.1.6橋式整流電路中主要參數(shù)輸出直流電壓脈動(dòng)系數(shù)二極管正向平均電流二極管最大反向峰值電壓合理選擇二極管!第八頁,共八十三頁,2022年,8月28日表1-1單相整流電路的主要參數(shù)結(jié)論:橋式整流輸出電壓高,脈動(dòng)系數(shù)小,管子承受的反向電壓較低,變壓器的利用率高。第九頁,共八十三頁,2022年,8月28日□電容濾波電路□

RC-

型濾波電路□電感濾波電路□

LC

濾波電路□

LC-

型濾波電路1.2濾波電路第十頁,共八十三頁,2022年,8月28日

電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場合。濾波電容大,效果好。輸出直流電壓為脈動(dòng)系數(shù)S約為10%~20%。2)5~3(LTCR3當(dāng)?shù)谑豁?,共八十三頁?022年,8月28日1.2.2RC-型濾波電路輸出直流電壓為脈動(dòng)系數(shù)S約為適用于負(fù)載電流較小的場合。第十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.2.3電感濾波電路適用于負(fù)載電流比較大的場合。第十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.2.4LC濾波電路輸出直流電壓為脈動(dòng)系數(shù)S適用于各種場合。第十四頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.2.5LC-型濾波電路第十五頁,共八十三頁,2022年,8月28日表1-2各種濾波電路的性能比較第十六頁,共八十三頁,2022年,8月28日□硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路□串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路□三端集成穩(wěn)壓器1.3穩(wěn)壓電路第十七頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.3.1.1電路組成1.3.1硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1.3.1.2工作原理1、UI

不變,RL

減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變。2、RL不變,UI升高UIUOIZURUO=UI-

UR基本不變。UOUO第十八頁,共八十三頁,2022年,8月28日

當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí),IZ的值最大,此時(shí)IZ不應(yīng)超過允許的最大值,即或:

當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí),IZ的值最小,此時(shí)IZ不應(yīng)低于其允許的最小值,即或:1.3.1.3限流電阻的選擇第十九頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.3.2.1電路組成串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路2、采樣電路:

R1、R2、R3;3、放大電路:

A;1、基準(zhǔn)電壓:

由VDZ提供;4、調(diào)整管:

VT;第二十頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.3.2.2穩(wěn)壓原理UI或ILUOUFUIdUBEICUCE↑UO電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路;閉環(huán)有差自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。第二十一頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.3.2.3輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍由于虛短和虛斷,有UF=UZ,即當(dāng)R2的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí),UO為最小值;當(dāng)R2的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí),UO為最大值,則:第二十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.3.3.1組成框圖1.3.3三端集成穩(wěn)壓器調(diào)整管啟動(dòng)電路基準(zhǔn)電壓放大電路保護(hù)電路采樣電路輸入端輸出端++--UOUI第二十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日W7800輸入端輸出端公共端W7900INOUT公共端1.3.3.2外形及電路符號(hào)第二十四頁,共八十三頁,2022年,8月28日表1-3主要參數(shù)(以7800系列為例)注意:只有在輸入端和輸出端間的電壓大于2V時(shí),穩(wěn)壓器才能正常工作!第二十五頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.2.3.3應(yīng)用電路1——基本應(yīng)用電路C1、C2作用——實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償,防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并抑制電路引入的高頻干擾。C3作用——電解電容,以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D作用——保護(hù)二極管。第二十六頁,共八十三頁,2022年,8月28日1.2.3.3應(yīng)用電路2——輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路集成運(yùn)放A接為電壓跟隨器,所以7812UICIUAARIRPR2CRL+-+-UORP’RP’’而求解,得第二十七頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.實(shí)驗(yàn)中直流電源的組成第二十八頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.1

電源電路的組成

在本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)了兩組線性穩(wěn)壓電路:一組具有較大的輸出功率,由三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成,專門提供給音頻放大電路中功率放大部分使用;另外一組則是小功率輸出的,由運(yùn)放、基準(zhǔn)源等分立器件構(gòu)成,專門提供給音頻放大電路中的前置放大和均衡電路使用。了解線性集成穩(wěn)壓電源的基本結(jié)構(gòu)和工作原理:運(yùn)算放大器的應(yīng)用同相比例放大或反相比例放大。第二十九頁,共八十三頁,2022年,8月28日全橋整流電路第三十頁,共八十三頁,2022年,8月28日1、從圖2中可以看到,220V的交流電源經(jīng)變壓器降壓后,由全橋整流電路輸出直流,再由穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定的直流,提供給放大電路使用。2、在設(shè)計(jì)中,音頻放大電路部分需要對(duì)稱的雙電源,因此必須選擇次級(jí)有三端抽頭(雙繞組)的變壓器。3、經(jīng)全橋電路整流和電容C1至C4濾波后,輸出對(duì)稱的正負(fù)電源(圖2中電路節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為DC+和DC-)。變壓器次級(jí)的中心抽頭就是所有電路中的公共地線(電路節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)GND)。全橋整流電路說明第三十一頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.2三端集成、大功率、線性直流穩(wěn)壓電源

隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小,外接線路簡單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點(diǎn),因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍,基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多,應(yīng)根據(jù)設(shè)備對(duì)直流電源的要求來進(jìn)行選擇。對(duì)于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說,通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類型的器件中,又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。第三十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日

78XX、79XX系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的,在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。78XX系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓,一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七個(gè)檔次,輸出電流最大可達(dá)1.5A(加散熱片)。同類型78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A,78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1A。若要求負(fù)極性輸出電壓,則可選用79XX系列穩(wěn)壓器。三端式集成穩(wěn)壓器說明輸入端---1公共端---2輸出端---3

第三十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日

本電路所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器MC7812、MC7912它們的主要參數(shù)有:

輸出直流電壓U0=+12V,輸出電流I:1.5A,電壓調(diào)整率10mV/V,輸出電阻R0=0.15Ω,輸入電壓UI的范圍15~17V

。因?yàn)橐话鉛I要比U0大3~5V,才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。

圖2(b)中電容C5至C8也是濾波電容,起蓄能和穩(wěn)壓的作用。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,該部分電源提供給音頻放大電路中的功率放大部分的電路實(shí)用,正負(fù)電源輸出在電路中的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為PVCC和PVEE。第三十四頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.3小功率、線性直流穩(wěn)壓電源的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)第三十五頁,共八十三頁,2022年,8月28日線性直流穩(wěn)壓電源電路分析圖4線性直流穩(wěn)壓電路源設(shè)計(jì)圖第三十六頁,共八十三頁,2022年,8月28日

基準(zhǔn)電壓的作用就是產(chǎn)生一個(gè)不隨外部電壓,不隨溫度變化的標(biāo)準(zhǔn)電壓,在電路中這一電壓通常采用帶隙式基準(zhǔn)源。

基準(zhǔn)電壓能隙基準(zhǔn)電壓電路UREF=UBE3+I2R2≈UBE3+電路中2.5V的基準(zhǔn)電壓由帶隙式基準(zhǔn)源TL431和電阻R串聯(lián)產(chǎn)生,TL431是一種常用的基準(zhǔn)源模塊,其使用方法類似于穩(wěn)壓二極管,在按照?qǐng)D4所示的方法進(jìn)行連接時(shí),輸出端電壓為2.5V。必須保證TL431上的電流大于0.7mA,一般可以按照1mA計(jì)算,確定電阻R所需的取值。

第三十七頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.3.2比較放大電路

比較放大器本質(zhì)上就是一個(gè)運(yùn)算放大器,基準(zhǔn)電壓輸入到比較放大器的同相端或反相端,實(shí)現(xiàn)比例放大。

運(yùn)算放大器UA和一只NPN(采用S9013)型晶體管以及電阻R1、R2構(gòu)成了一個(gè)同相比例放大器,輸出端就是穩(wěn)壓直流電源的正電源部分(電路中節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)為SVCC)。運(yùn)算放大器UB和一只PNP(采用S9012)型晶體管以及電阻R3、R4構(gòu)成了一個(gè)反相比例放大器,輸出端就是穩(wěn)壓直流電源的負(fù)電源部分(電路中節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)為SVEE)。設(shè)計(jì)中為了保證正負(fù)電源的對(duì)稱,則必須保證UA、UB構(gòu)成的同相和反相比例放大器的放大倍數(shù)相等,因此電阻取值必須有:問:根據(jù)電路,如何產(chǎn)生5V、7.5V、10V、6V電壓?第三十八頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.3.3調(diào)整電路

調(diào)整電路是一只晶體管,也叫做調(diào)整管,在集成電路中通常采用復(fù)合管來增強(qiáng)電流輸出能力和β值。在電路中,調(diào)整管和比較放大器復(fù)合在一起可以簡單地看成一只具有大電流輸出能力的運(yùn)算放大器。實(shí)驗(yàn)電路中采用一只NPN(采用S9013)型晶體管做為正電源部分的調(diào)整管;采用一只PNP(采用S9012)型晶體管做為負(fù)電源部分的調(diào)整管。4、采樣反饋電路

電阻R1和R2;R3和R4構(gòu)成采樣電路,其本質(zhì)就是同(反)相比例放大器中的反饋電阻。這樣,整體電路就可以看成是由一個(gè)具有大電流輸出能力的運(yùn)算放大器構(gòu)成的一個(gè)比例放大器。且:第三十九頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.3.4濾波電路

在所有的直流電源的端口(無論是輸入還是輸出端口),都會(huì)并聯(lián)上一只容量較大的電解電容(常采用鋁電解電容)和一只容量較小的無極性電容(可以采用瓷片電容,滌綸電容,聚酯膜電容等),這些電容的作用都是濾波和蓄能,增加電壓的穩(wěn)定性。

用兩只電容并聯(lián)的方法,在于電解電容的容量可以做得很大,但是高頻特性差,濾除不了高頻紋波信號(hào);而無極性電容的容量雖然難以做大,但是高頻特性較好,并聯(lián)上去后可以增強(qiáng)電路的高頻濾波特性。另外,所有電容的耐壓都必須保證一定的裕量,例如圖1中的C5—C8,因?yàn)?812和7912的輸出電壓為12V,因此耐壓應(yīng)該大于12×1.4=16.8V,電解電容可以選取耐壓25V的類型,無極性電容選取耐壓63V的類型。第四十頁,共八十三頁,2022年,8月28日第四十一頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.3.5電路的幾個(gè)重要特點(diǎn):

1、線性直流穩(wěn)壓電源只能實(shí)現(xiàn)降壓處理,即輸出電壓一定低于輸入電壓。2、調(diào)整管必須工作在線性放大區(qū),電路才能正常工作。這也是這種電路叫做線性穩(wěn)壓電路的原因。3、如果不考慮控制部分的電流,調(diào)整管的集電極電流和發(fā)射極電流相等,亦即輸入和輸出電流相等。4、當(dāng)輸入、輸出電壓差值較大時(shí),電源的效率較低,功耗都損失在調(diào)整管的集電極上。因此,在功耗較大時(shí),調(diào)整管應(yīng)該加裝合適的散熱器。第四十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日3、部分元件參數(shù)選取的說明

在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,許多元件參數(shù)的選取都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需要來的,如果遇到不熟悉的元件,則應(yīng)該根據(jù)需要,查閱相關(guān)手則確定元件類型和參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中直流穩(wěn)壓電源的具體電路設(shè)計(jì)和元件參數(shù)的取值可參見附錄圖。第四十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日3.1雙繞組變壓器

根據(jù)輸出功率和正、負(fù)電源的要求,選取輸出功率為30VA,輸出電壓(有效值Vrms)為15V的雙繞組變壓器。電路的主要功耗在音頻放大電路中的功率放大部分,本實(shí)驗(yàn)中功率放大器選TDA2030,當(dāng)供電為±12V時(shí),該集成塊的最大輸出功率約10W(具體輸出功率和負(fù)載揚(yáng)聲器的阻抗相關(guān),左右兩聲道共20W),再考慮到效率,30VA的變壓器基本能夠滿足需要。要圖接法圖第四十四頁,共八十三頁,2022年,8月28日3.2整流二極管

變壓器輸出的交流有效值為12V,因此經(jīng)全橋整流電路后產(chǎn)生的直流電壓為:

四只整流二極管的耐壓值必須大于2×16=32V,整流電流應(yīng)當(dāng)大于30W/32V≈1A。在條件允許的情況下,二極管的參數(shù)應(yīng)該盡量保證足夠的裕量,因此可以用50V/3A的二極管或橋堆(實(shí)驗(yàn)中擬采用的是60V/3A的肖特基勢壘二極管SB360)。(即圖2中的DC+和DC-)四只整流二極管選用SB360。發(fā)光二極管:LED肖特基勢壘二極管:SB360第四十五頁,共八十三頁,2022年,8月28日3.3濾波、蓄能電容

在橋式整流電路和三端集成穩(wěn)壓器后接的濾波蓄能電容為25V/2200μF的鋁電解電容和63V/220nF的無極性電容,如果條件允許,也可以適當(dāng)增大這些電容的容量。

第四十六頁,共八十三頁,2022年,8月28日3.4三端集成穩(wěn)壓器根據(jù)輸出電壓及輸出功率的要求,三端集成穩(wěn)壓器采用7812和7912,輸出電壓為±12V(即電路圖中的PVCC和PVEE節(jié)點(diǎn))。7812/7912系列采用TO220封裝,并加裝大面積的散熱片。TO220封裝TO92封裝第四十七頁,共八十三頁,2022年,8月28日基準(zhǔn)源TL431產(chǎn)生的電壓基準(zhǔn)為2.5V。由于輸出電流較小,在小功率穩(wěn)壓電源電路中,濾波電容采用了25V/47μF的鋁電解電容和63V/220nF的無極性電容。3.6其他TL431管腳LF353或LM358管腳3.5運(yùn)算放大器可采用LF353或LM358等DIP8封裝的雙運(yùn)放第四十八頁,共八十三頁,2022年,8月28日4、穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試電路安裝完畢后,應(yīng)先對(duì)照電路圖按順序檢查:(1)檢查每個(gè)元件的規(guī)格型號(hào)、數(shù)值、安裝位置、管腳接線是否正確,著重檢查電源線,變壓器連線,是否正確可靠;

(2)檢查每個(gè)焊點(diǎn)是否有漏焊、假焊和搭錫現(xiàn)象,線頭和焊錫等雜物是否殘留在印制電路板上。

(3)檢查調(diào)試所用儀器儀表是否正常,清理好測試場地和臺(tái)面,以便做進(jìn)一步的調(diào)試。

4.1

通電前的檢查第四十九頁,共八十三頁,2022年,8月28日4.2

靜態(tài)調(diào)試1)通電檢測后,不要急于測試,先要用眼看、用鼻聞,觀察有無異?,F(xiàn)象,如果出現(xiàn)元器件冒煙,有焦味等異常現(xiàn)象,要及時(shí)中斷通電,等排除故障后再行通電檢測。

2)穩(wěn)壓電源輸出端負(fù)載開路接通15V工頻電源,測量整流電路輸入電壓U2,濾波電路輸出電壓UI(穩(wěn)壓器輸入電壓)及輸出電壓U0。如果U0能夠達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)值,這說明穩(wěn)壓電路各反饋環(huán)路工作基本正常。3)如不正常,說明穩(wěn)壓電路有故障,穩(wěn)壓電源存在一個(gè)深負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng),只要環(huán)路中任一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障(某管截止或飽和),穩(wěn)壓器就會(huì)失去自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。

此時(shí)可分別檢查基準(zhǔn)電壓UZ,輸入電壓UI,輸出電壓U0,以及比較放大器和調(diào)整管各電極的電位(主要是UBE和UCE),分析它們的工作狀態(tài)是否都處在線性區(qū),從而找出不能正常工作的原因。排除故障以后,進(jìn)行下一步測試。第五十頁,共八十三頁,2022年,8月28日1、測量負(fù)載能力及輸出電阻Ro

負(fù)載能力:用一個(gè)100Ω/5W的滑線變阻器作負(fù)載,接到直流輸出電壓端,串接萬用表500mA檔,調(diào)節(jié)滑線變阻器使輸出電流為額定值400mA,用連接線替下萬用表,測此時(shí)輸出電壓(注意換成電壓檔)。與空載時(shí)作比較,下降應(yīng)小于0.3V。變化越小說明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。4.3

動(dòng)態(tài)調(diào)試第五十一頁,共八十三頁,2022年,8月28日2.輸出電壓與最大輸出電流的測試用一個(gè)100Ω/5W的滑線變阻器作負(fù)載,接到直流輸出電壓端,串接萬用表500mA檔,調(diào)節(jié)滑線變阻器使輸出電流為額定值400mA,用連接線替下萬用表,測此時(shí)輸出電壓(注意換成電壓檔)。測量此時(shí)滑線變阻器阻值。第五十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日3、測量穩(wěn)壓電路的輸出電阻Ro輸出電阻Ro定義為:當(dāng)穩(wěn)壓電路輸入電壓保持不變時(shí),由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。輸出電阻反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響,越小越好。可用輸出換算法測量輸出電阻Ro。按圖所示連接電路,保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓不變,在不接負(fù)載RL時(shí)測出開路電壓Uo1,此時(shí)Io1=0,然后接上負(fù)載RL,測出輸出電壓Uo2和輸出電流Io2,則輸出電阻為:第五十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日4、測量穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)SU穩(wěn)壓系數(shù)定義為:當(dāng)負(fù)載保持不變時(shí),輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比。穩(wěn)壓系數(shù)反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響,越小越好。測量方法:改變整流電路輸入電壓U1,(模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng))分別測出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓U2及輸出直流電壓UO,計(jì)算出穩(wěn)壓系數(shù)SU第五十四頁,共八十三頁,2022年,8月28日5、測量穩(wěn)壓電源的紋波電壓和紋波因數(shù)紋波電壓是指在額定負(fù)載條件下,穩(wěn)壓電源輸出直流電壓UO中所含的交流分量,一般為mV級(jí)。紋波因數(shù)是負(fù)載上交流分量與直流分量之比。取U2=15V,UO=12V、Iomax=400mA,測出輸出紋波電壓?O,記錄并計(jì)算紋波因數(shù)。第五十五頁,共八十三頁,2022年,8月28日

下面將就以上介紹的基本元件在實(shí)際電路中的安裝進(jìn)行一些介紹。5、基本元件的安裝與使用第五十六頁,共八十三頁,2022年,8月28日元件的安裝固定方式

根據(jù)外殼大小、數(shù)量等可分為直立式和橫臥式兩種,可按照要求排列。第五十七頁,共八十三頁,2022年,8月28日下圖也是各種不同的元件固定形式第五十八頁,共八十三頁,2022年,8月28日一般來說,元件安裝時(shí)要與線路板留出一

定距離,避免出現(xiàn)問題。第五十九頁,共八十三頁,2022年,8月28日比較幾種元件的安裝3瓦以上電阻的安裝正確不正確正確不正確普通電阻的安裝第六十頁,共八十三頁,2022年,8月28日電容的安裝高度不齊不規(guī)范未成型且管腳高度高第六十一頁,共八十三頁,2022年,8月28日

常用焊料、焊劑及錫焊知識(shí)

第三部分焊接技術(shù)第六十二頁,共八十三頁,2022年,8月28日浸潤現(xiàn)象分子擴(kuò)散結(jié)合層錫焊機(jī)理第六十三頁,共八十三頁,2022年,8月28日是一種易熔金屬,我們一般使用錫鉛焊料,即焊錫。通常我們使用直徑為0.8mm的焊錫絲。

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