感应加热线圈(开源一个极速升温、过冲控制优秀的高频烙铁设计方案)

Posted 2023-05-26

篇首语：书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了感应加热线圈(开源一个极速升温、过冲控制优秀的高频烙铁设计方案)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

感应加热线圈(开源一个极速升温、过冲控制优秀的高频烙铁设计方案)

烙铁是入门电子行业的最基本工具之一了，大家耳熟能详的烙铁有很多种，诸如：黄花，936，T12，高频焊台，JBC，奥科等等。

这些设备各有优点。

黄花，936，和T12咱先把它抛一边，性能相对较差。咱今天要说的是高频焊台，JBC和奥科

高频焊台升温快，耗材便宜，温度稳定性好，大量服务于各行各业，但由于设计上的原因，手柄尺寸较大，过冲控制不太好，在少数典型的特殊应用中使用较粗的烙铁套管不太好操作。（下图是文宇WY815P，目前高频烙铁升温速度中天花板的存在，参考价格388元/套）

JBC大量服务在维修一线，因为它的烙铁头尺寸小型化，加热功率大。但烙铁头成本不低，在本质上，JBC加热方式与T12没有太大的差别，但它的加热电阻丝更向烙铁头集中，升温性能也更好；

由于众所周知在材料上的差异，国产仿品在性能、寿命上均差太远，35一支的国产仿品价格对于产线使用的成本上来讲也并不友好。（下图为JBC焊台，参考价格2500元/套）

奥科焊台以它独有的基于居里温度点的设计烙铁头特立独行于一些要求温度稳定的场合，独有的设计无需温度控制单元，当材料在居里点以下时，谐振功率最大化，全功率升温，而当超过居里点时，谐振点偏离，输出功率大幅减小。实现了快速升温过温度过冲的良好控制。（下图展示的是Mx - 5210，参考价格 4900元/套）

现在我们对几种高性能烙铁有了个大致的了解，再回到高频烙铁上来。

我们通常看到高频焊台有90W和150W，本质上，热源并不是高频焊台的优势，只是因为高频加热方式让它的烙铁头可以与感应加热线圈分离，能单独更换烙铁头。它的真正优势相比普通的电阻丝式烙铁，其实在于：

1，热电偶前置，尽可能靠近烙铁头的工作面，当烙铁铁头接触焊点时，温度检测较为灵敏，这点上，是普通黄花，936和T12所无法相比的先天优势。

2，烙铁头在高频感应的作用下直接发热，热源是烙铁本身，没有如普通电阻丝式烙铁需要经过陶瓷绝缘层或是额外的空气间隙进行热传递，导热性能较好。

3，由于感应加热线圈不直接发热，它的作用只是产生高频磁场，在正常的使用温度范围内，它的寿命通常要长于电热丝式烙铁。

但是常规设计中，现有高频焊台是这几种高性能焊台中升温最慢、且在浸水或是焊完大焊点后快速离开时温度过冲最多的。

是否有一种设计能大幅提升现有高频烙铁手柄的性能，以让它能与JBC或是奥科比肩呢？答案在这里。

我们先来看现有高频烙铁的加热结构，（图画得较随意，大家能看明白就好）

上图首先解释了现有结构不能长时间大功率的原因，在现有结构下，即使是高频烙铁中升温速度天花板一样存在的WY815P，也仅只是在烙铁头温度低于200度时全功率升温，达到快速熔锡的标准，而后续功率也只能限制于烙铁头的导热能力以下。

上图还不够明显，咱来个极端点的例子，这样看得更明白。

来看这个图，中间的大铁管当作是咱们的烙铁头，测温在上面，加热在下面。我们可以看到，因为热阻的存在，加热位置已经红热，顶部温度却不高。

如果我们的主机以顶端比如500度为目标设置，那么就需要在加热区持续加热，直到热传递到顶部，测温点才能感应到，然而，这里就存在两个问题，

1，烙铁头的结构很紧凑，银线圈与烙铁头距离很近，银的熔点也较低，这样线圈的温度也会与红热的烙铁头尾管相近，线圈会很快熔断。

2，当顶端达到目标温度时，马上关闭加热，然后，由于加热区的温度远高于目标温度，加热区的热会持续向烙铁头前端传递，造成严重的过冲。

由此，我们提出一个新的设计，新的设计下，烙铁头一样是与线圈分离，使用成本并不增加。专利申请号：CN202011420347.3

如图：

仅需要在现有高频烙铁手柄的温度探杆中，加装一只热电偶在烙铁头尾管线圈中间的部位，就能大幅提升现有高频烙铁的性能。

它的工作过程：

开机后，热电偶3，热电偶2测到的温度均小于目标温度，烙铁全功率升温，当热电偶3检测到的温度接近目标温度时，进入温度控制，直到热电偶2达到目标温度，

由于线圈4包着的烙铁头尾管部分是温度最高点，也就是测得的温度是烙铁头中的最高点，从而避免了上面常规设计由高温部位的热向低温部位传递造成的温度过冲。

当烙铁头的工作面101接触焊点时，热电偶2检测到温度的变化，通知主控输出全功率，快速回温。这样可以保存烙铁头最大的导热能力的同时，有效的控制了温度的过冲，提高烙铁的功率密度。

在这个设计下，现有高频手柄的性能将可以得到充分的发挥，当然，如果需要大幅提升性能，配套的线圈与驱动单无也需要全新的设计。

最终测试样品2秒熔锡，3秒达到350度目标温度。无任是拿去烧水后拿出，还是持续大焊点焊接后快速拿开，温度过冲均小于10度。

在过冲控制上优于JBC（官方文件上最大过冲30度），在使用灵活性上优于奥科，而在使用成本上仍然是现有高频焊台的使用成本，优势十分明显。

* 为什么我会选择开放这个设计，免费把经过测试验证且在专利申请中的这个设计放出来？

1，太多人只知道吹国外产品，国内并不是没有好的产品，而因为太多的洋吹淹没了好的产品设计，以我一人之力去开拓这个市场会是一个很长时间的过程，而开放这个设计，让更多的厂家、爱好者参与进来，能快速的让这一设计为国人所知。

2，在20多年的代工开发历程中，我也从很多的开源设计中受益，分享一个能实实在在帮助行业基本工具性能提升的设计，也算是对开源精神的一个回报。

* 使用这个开源设计，请注明设计来源基于文宇创新，这也是对开源基本尊重。当然，您如果从我的设计获得了足够的收获，能给我一些幸苦费的话会更好，这可以让我从繁重的代工开发中抽出更多的时间进行烙铁类产品的完善甚至新的更好的设计。