基于T12發熱芯的便攜式防靜電恒溫焊臺

楊沛+羅詩怡+馮澤煜

摘 要：一些戶外、基站等特殊的電路焊接作業是無法使用常規的室內焊臺進行焊接的，本文設計了一種高精度控溫、易攜帶、自帶電源的便攜式防靜電焊臺。設計方案選擇了自帶熱電偶的白光T12烙鐵頭作為發熱芯，以便于充分利用焊臺每次所攜帶的能量；并設計了可以控制發熱芯溫度、帶電量顯示的電路；同時考慮了便攜性和防靜電的要求。

關鍵詞：防靜電；焊臺；恒溫；熱電偶

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.035

1 引言

恒溫焊臺是一種常用于電子焊接工藝的工具，通過給焊料供熱使其熔化，從而使兩個工件焊接起來。不同于普通烙鐵，恒溫焊臺具有可控溫、效率高、回溫快等一系列優點。不過，恒溫焊臺也有體積大、不易攜帶等缺點。

普通焊臺的供電方式一般為220V供電。這種供電方式不僅不利于攜帶，更主要是較高的電壓發生漏電事故后易威脅到人身安全。另外，市電一般為50-60Hz的交流電，這將會導致靜電的產生。

普通烙鐵或焊臺一般會將發熱芯和焊咀分開設計，由于熱脹冷縮的影響，這種設計不能保證發熱芯和焊咀緊密接觸，于是導致烙鐵或焊臺的熱效率較低。

綜合以上，本文設計并制作了T12便攜式恒溫焊臺。本設計選擇了直流低壓發熱芯，采用白光T12系列直流低電壓發熱芯焊咀一體式烙鐵頭，由于該烙鐵頭采用特殊材料的電阻絲制作，所以該烙鐵頭還是一個熱電偶溫度傳感器，具有測溫準確方便等優點。

2 電路設計

2.1 控溫電路的設計

電路設計必須考慮便攜性的要求。控溫電路采用78L05穩壓，LM358電壓比較器控溫，TPC8107 MOS管驅動。具體工作流程為：TPC8107控制烙鐵的開斷，G是控制端，當G端電壓低于開啟電壓時，TPC8107工作，D端和S端接通；LM358組成電壓比較電路，3腳電壓>2腳時，1腳為高電平，反之為低電平，5、6、7亦然。

加電后7805工作，D2綠燈亮，這時2N551三極管未導通，G端高電平，8107不工作，D端無電壓，358的3腳低電平，2腳高電平，1腳輸出低電平，這時6腳低電平，5腳高電平，使7腳輸出高電平，2N551飽和導通，8107的G端變為低電平，8107導通工作，給烙鐵加電D3紅燈亮，隨著溫度升高，熱電偶阻值變化，358的3腳電壓升高當高過2腳時，1腳輸出高電平，D1截止，6腳變為高電平，使7腳輸出低電平，2N551截止，8107停止工作。

2.2 電量顯示電路的設計

電量顯示部分使用專用數碼管，并使用LM324電壓比較器來識別電壓，具體工作流程為：焊臺供電為4節18650鋰電池串聯，經過R1，R2分壓后就是單節18650的電壓給到LM324的13引腳，用4路比較器來把電壓分為4個等級，經過對18650電池做放電測試得出25%、50%、75%、100%的電量分別對應的閾值電壓為3.3V、3.5V、3.7V、3.9V。輸入電壓經78L05降壓后為5V，再通過R3-R7分壓得到3.3V、3.5V、3.7V、3.9V這4組閾值電壓。把其中一組閾值電壓（3.3V）加到LM324的12引腳，電量大余25%時13引腳電壓大于3.3V，14引腳輸出低電平點亮電量顯示數碼管對應的段位，另外3段亦然。具體電路如圖2和圖3所示。

3 整體結構設計

由于便攜性的要求，整個焊臺體積要盡量小，同時為了兼顧外觀，焊臺外殼采用鋁合金材質，經陽極氧化后噴漆處理。

焊臺外殼采用寬82.8*高28.8*長100（mm）的6063-T5工業擠壓鋁合金型材，手掌大小的機身可輕松放入口袋方便攜帶。整機圖，數碼管、手柄接頭（集成充電功能）、調溫旋鈕（集成開關）全部安裝在前面板，既美觀又利于人機交互。

焊臺手柄用937型號手柄進行改造，支持烙鐵頭的熱插拔，方便隨時更換烙鐵頭。手柄采用特軟耐高溫的聚四氟乙烯材質焊臺線，可直接防止烙鐵頭燙壞手柄線的情況發生。

4 實驗分析與用戶體驗

在焊臺實驗階段，我們將所設計的便攜式焊臺與成品936焊臺進行了對比實驗。

便攜式焊臺在升溫回溫速度上比較突出。由于便攜式焊臺采用直流電池供電，從根本上杜絕了工作時交流市電的接入，所以在防靜電方面便攜式焊臺可達到“零靜電”的效果。

為了更直觀的了解便攜式焊臺的特點，我們使用便攜式焊臺直接進行焊接作業。焊接過程中使用T12-K（刀頭）焊咀的烙鐵頭對比焊接，焊接的元件包括0603封裝電阻、電容、LED、SOP、LQFP系列芯片，焊接后檢測了元件是否被靜電損壞，結果如表2所示。

在實際作業中普通焊臺由于靜電的存在，導致部分半導體元件被直接擊穿損害，進而影響到整個焊接作業。

5 結語

本文所設計的便攜式防靜電恒溫焊臺具有高精度控溫、易攜帶、升溫回溫快、完全防靜電等一些傳統焊臺不具備的特點，在實際焊接中，便攜焊臺在充滿一次電的情況下，可連續使用超過3小時以上。

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