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在制作高频电烙铁前，请允许我先回顾下这些年来使用过的电烙铁。 拆掉家时的红灯收音机那年，我12岁，第一次开始玩锡焊，那是在90年代的时候，具体哪一年，已经记不得了。 我的第一支烙铁，长这样 它叫内热式电烙铁。整体结构这样 铜制的烙铁头，发热芯由一根绕 在瓷管绕满极细电热丝的 电热棒提供热能，那时候还没普极烙铁头镀层技术，铜做的烙铁头极易氧化，随后就无法上锡，在使用的的时候，你需要经常搞掉表面的氧化层。在那个控温技术还没有变得很廉价的时代，这货使用时是一直通电的，为什么不在使用前再插电？ ，， 因为。。因为你会等的不耐烦，这货从冷态升到可用温度至少3分钟以上。为什么不把功率做更大？因为。。。因为它没有控温，会很快红热，一来烙铁头氧化无法使用，二来红热后的烙铁芯也会很快玩完。。。。 用过这种烙铁的朋友，别出声，因为，会暴露你的年龄。。。 随着技术的进步，后来出现了我第一个图上下面那个。。。 带有温度控制的控温烙铁来喽。
相比它的前辈，这货相当不错了，因为有了控温，可以使用更大的功率来提高升温速度 ，于是，60W以上，成为这货的标配。但它的控温还极为原始，过冲严重，比如你设定300度，那它可能是在260-340这个区间，升温还是一如即往的慢，但寿命终归是长了不少。进步明显。。220交流直接供电，感应电问题较为严重，反正焊那时供的MOS管，你得格外小心。 再后来，买了这个 控温已经相当好了，而且烙铁头的技术也已经取得了长足的进步，你可以开着它一整天，如果温度设置合适 ，放心，烙铁头不会烧死。 然而，追求极致的人们，没有停止升级换代的脚步。T12速热式来了。它长这样 由于极小的热容量，及高达72W的功率，升温速度有了极大的长进，很快，大家都疯狂的追求着它。。 优点显而易见，通上电，十几秒你就可以开始干活，对于惜时如金的急性子，你值得拥有。 T12由一只具有热电偶特性的发热丝制成，温度检测尽可能前置，因此，对烙铁头温度的响应比其它类型有了极大的提高。但是，发热丝与烙铁头之间的绝缘陶瓷成了提升它性能的瓶颈。 当使用T12来焊稍大点的无铅焊点或类似TO263这样的零件时，会明显力不从心，并不是功率不够，而是内部的绝缘陶瓷形成的热阻影响了发热丝的能量向烙铁头的转移。 如果直接加加热烙铁头，这个问题不就解决了？ 应该怎么做呢？ 对，你猜对了。感应加热，原理就像咱们家用的电磁炉一样。对烙铁头直接加热。 现在，高频感应焊台的时代来了！ 他可能长这样 这不跟936焊台一个样么？ 然而，他也可能长这样。 是不是漂亮了很多？主机外形尺寸150*90*60mm。 当然， 这不是重点啦， 重点是这小巧高颜值的身板下，具有着90W全部保护（线圈自动匹配、温控断线保护，过载保护）高频电烙铁；柔风式热风拆焊枪；1.2-20V电压可调 电流0-4A限流可调 维修电源输出。激光功率测量功能（需配不同规格探头），它能做什么？当然，我知道你不玩激光手电，也不玩DIY激光雕刻机，所以，所以咱们先跳过这一段吧；这货内部还具备着智能温控风扇，后置两个共享3A的5V输出USB插口， 可以方便 的在工作时给手机充电，哦， 对了， 你还可以插个USB的小工作灯哦。外带多个隐藏扩展功能。 只是，这货大多还不便宜，而便宜的，没了智能控制，甚至省成本 省到了震动激活功能上，手柄连接的高频线也更是直接省掉了屏蔽层。 好啦， 回到正题，来研究如何 DIY高频电烙铁吧，高频烙铁的加热芯长这样 这有什么，不是差不多么？ 别急，请看这张图 从这里可以看到它的结构，中心内置的热电偶在后部弹簧的作用下与烙铁头紧密接触，以达到尽可能快的感温速度。 在烙铁头外由银线制成的线圈中高过高频电流，高频电流形成的磁场变化在烙铁头上形成涡流，实现能量的转换，注意是直接在烙铁头上加热。 我们可以看到， 这货没有绝缘陶瓷层的执阻问题，传热能力就是烙铁头自身的导热能力。而且由于热电偶测得的是烙铁头实际的温度，而不是传统电热丝式电烙铁的热电偶测得的是内核温度。 它有啥好处？ 1，升温快，由于没有陶瓷绝缘层带来的额外传导热阻，90W的高频能量直接传递到烙铁头上。 2，控温准，由于热电偶与烙铁头紧密接触，测得的温度是烙铁头上的实际温度。 3，回热快，同样， 由于热电偶与烙铁头的紧密接触，当烙铁头温度下降时，主机会极快的调整输出功率，而由于没有陶瓷绝缘层的所造成的较大的热阻，高频线圈的能量将快速的转换到烙铁头上，从而实现了回温快的目的。 那么，这么高频大气上档次的玩意，我们真的可以自己DIY？ 当然了， 如果你不介意花几分钟时间的话， 我们先来研究下，要怎么样去设计高频烙铁的驱动电路。 由于我们拿到的是市面销售的高频烙铁手柄，因此，如何选择频率，及为什么要这么选 ，成为第一步。 我们拿到的90W高频烙铁头，其壁厚为0.8mm。 热电偶在烙铁头中心插入。那么我们首先要做到的是，涡流加热烙铁头却不能加热到热电偶。这能实现吗？当然可以了 仔细看上面这张图，我们不难发现，随着频率的升高，涡流穿透深度减小，在达到200KHz时，穿透深度约为1mm。而我们的烙铁头壁厚仅为0.8mm，为保险起见，最终市面上的高频烙铁选择了400KHz的加热频率，为什么不更高？更高时，一是穿透深度减少将带来额外的热传导热阻，二是，频率越高，电路设计要求也越高。 好，频率确定下来了，再看信号种类。 毫无疑问， 方波是最容易获得及控制的，正弦波是效率最高的，怎么选? 这就是考验技术能力的时候了。 作为致力于做出优秀工具的我们，怎么能在方波驱动的路上越走越远呢。。。回来，，， 别看，喊的就是你，走歪了！ 正弦波相比于方法波，不仅是效率，还有抗干扰问题。方波在上升沿及下降沿均会产生振铃，带来严重的高频谐波，没错，你可以用电容来匹配，减少这一影响，但如果你的手柄参数发生了改变，你能不停的去匹配吗？ 能？！你太有才了，只是这时你不是在用工具，是工具在用你！
而我们，，，我们当然要选择正弦波方案了。 如图，就是一个成功的单管正弦波功率驱动方案的电路图： 注意，图上标的是24V， 实际上这个电路在24V是没有办法驱动市售的烙铁线圈的。 这里实际上需要经过整流后的220V来驱动。1:1的隔离变压器连接在上图K1，K2之间。变压器的次极连接高频加热线圈。 开机时， 单片机给ON端一个高电平，电路起振，随后的功率控制由 pwm端口来实现，PWM越高，通过光藕的平均电流越多，比较器正端的电压越高，振荡器通电时间越长，线圈的能量也越高，从而实现功率的调节。 下面是它的工作波形。
蓝色线条正弦波是开关管D极上的波形，紫色线条是开关管G极上的波形，可以看到，它是在过D极电压过零时才打开的，因此是过零开启，减少了在开关管上的损耗，这样做的好处是功率管发热减小，整体效率提升。。 输出功率 的控制由 图上 红线 与 黄线 来控制的，黄色部分的三角波与红色线部分的电压进行比较 ，决定输出功率。 看电路是不是并不难，对， 并不难。 然而还有很多细节你需要了解。 今天就更新到这里，明天继续来讲解电路的详细原理。
我来一一作答，如有疑问，欢迎加我微信讨论。 |
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