無鉛電焊臺的製作方法

2023-05-07 23:36:21

專利名稱：無鉛電焊臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電加熱電焊臺，具體涉及一種能使烙鐵發熱芯所加的電壓與其內阻成正比的無鉛電焊臺。
背景技術：
傳統的焊接材料中含有鉛的成分，會破壞生態環境，不能滿足環保要求；為此，新的無鉛焊接材料應運而生。由於無鉛焊接材料熔點高，要求焊接工具熱穩定性好。普通的電焊臺大多採用線性變壓器作為供電電路，輸出電壓固定，在高溫下輸出功率不足，溫度控制採用單一的絕對值溫度控制，焊接時，回溫速度慢，也非常容易產生假焊、虛焊現象。現有電焊臺對電發熱元件的溫度-功率控制採用絕對的溫度，即只對發熱元件的絕對溫度值進行採樣和控制，而無法判斷發熱元件的工作狀態和被加熱物體對熱量的需求和對溫度的影響，在溫度下降時，發熱元件的瞬態響應差，溫度回升慢，不能適用於發熱元件熱傳遞快速變化的場合，例如，電烙鐵在沒有接觸到被焊接金屬時，溫度較高，一旦接觸到較大被焊接金屬或焊接接觸時間較長時，由於熱量被快速傳導，使得電烙鐵溫度迅速下降，在被焊接金屬的表面積較大或環境溫度較低時尤其容易造成假焊和虛焊。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於提供一種適合於無鉛焊料的電加熱焊臺，使用中，可以保證被焊接物體的溫度來避免因焊接過程中焊料溫度變化造成的假焊和虛焊，從而有效提高焊接的速度和質量。
本實用新型上述技術問題這樣解決，構造一種無鉛電焊臺，包括電發熱元件輸出端子，傳感電發熱元件溫度的感溫元件，其特徵在於，包括通過電發熱元件輸出端子給電發熱元件烙鐵芯提供電源的開關電源單元2，以及連接在感溫元件與所述開關電源單元2控制端之間的控制迴路，所述控制迴路包括接感溫元件的溫度-電壓轉換單元6、輸入端分別連接溫度-電壓轉換單元6電壓輸出端的比較放大器13、模擬微分放大電路10和脈寬調製單元9，還包括與脈寬調製單元9調製輸入端連接的鋸齒波發生器8，輸入埠分別連接模擬微分放大電路10和脈寬調製單元9輸出端的CPU單元17，連接CPU單元17輸出端的附加溫度電路單元11，還包括調溫電路單元7以及將調溫電路單元7的輸出信號與附加溫度電路單元11輸出信號合成為基準信號的基準信號合成器18，所述基準信號合成器的合成輸出連接到所述比較放大器13的另一輸入端，所述比較放大器13的輸出連接到所述開關電源單元2的開關控制輸入端。
在上述無鉛電焊臺中，還包括連接在所述CPU單元17輸出埠的狀態顯示單元12。
在上述無鉛電焊臺中，所述狀態顯示單元12是紅綠雙色發光二極體。
在上述無鉛電焊臺中，在所述開關電源單元2的控制輸入端上還接有限壓保護單元3。
在上述無鉛電焊臺中，在所述開關電源單元2的控制輸入端與所述比較放大器13輸出端之間還接有限流保護單元5。
在上述無鉛電焊臺中，還包括功率因數校正單元1和直流-直流變換單元14以及穩壓單元4，其中功率因數校正單元1輸入經過EMI濾波和橋式整流的直流電源，功率因數校正單元1的輸出端分別連接所述開關電源單元2的輸入端和所述直流-直流(DC-DC)變換單元14，所述直流-直流變換單元14的輸出端分別產生+25V、+5V、-6V和+18V的直流輸出，其中，+25V的直流電壓經過穩壓單元4，提供+22V的輸出和基準電壓。
實施本實用新型提供的無鉛電焊臺，外接陶瓷發熱芯作為電加熱元件的烙鐵頭時，可以根據電發熱元件或其發熱體在使用中溫度的變化對電發熱元件的電功率進行快速有效的控制，具體保證加在一定範圍內保證發熱芯上的電壓與其內阻成正比。進而保證使用過程中，不管熱負荷的溫度或環境溫度如何變化，使得電烙鐵芯，都能保證其溫度恆定於所設定的溫度上，並可根據需要，隨時調節設置溫度，節省電能，延長烙鐵電發熱芯的使用壽命，從而達到無假焊無虛焊的發生。


圖1是本實用新型的發熱元件溫度控制裝置實施例的原理框圖；圖2是本實用新型的發熱元件溫度控制裝置實施例的電路原理示意圖；具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供的無鉛電焊臺，包括功率因數校正單元1、開關電源單元2、限壓保護單元3、穩壓單元4、限流單元5、溫度-電壓轉換單元6、調溫電路單元7、鋸齒波發生器8、脈寬調製單元9、模擬微分放大電路單元10、附加溫度電路單元11、狀態顯示單元12、比較放大器13，其中，功率因數校正單元1輸入經過EMI濾波和橋式整流的直流電源，功率因數校正單元1的輸出端接開關電源單元2的輸入端和直流-直流(DC-DC)變換單元14的輸入端，直流-直流變換單元14的輸出端分別產生+25V、+5V、-6V和+18V的直流輸出，其中，+25V的直流電壓經過穩壓單元4，提供+22V的輸出和基準電壓。開關電源單元2的電壓輸出端連接作為電發熱元件的PTC陶瓷發熱芯15，該陶瓷發熱芯15作為烙鐵頭對受熱物體進行加熱。為傳感陶瓷發熱芯15的溫度，設有溫度-電壓轉換單元6，為實現根據陶瓷發熱芯15的溫度對開關電源單元2進行開關控制，由比較放大器13、模擬微分放大電路10、脈寬調製單元9、鋸齒波發生器8、CPU單元17、附加溫度電路單元11、狀態顯示單元12和調溫電路單元7組成了控制部分。其中，溫度-電壓轉換單元6的輸出同時輸入到比較放大器13的第一輸入端、模擬微分放大電路10和脈寬調製單元9，鋸齒波發生器8給脈寬調製單元9，脈寬調製單元9和模擬微分放大單元10的輸出分別連接到CPU單元17，CPU單元17有輸出端分別連接到狀態顯示單元12和附加溫度電路單元11，附加溫度電路單元11和調溫電路單元7分別連接到基準信號合成器18，基準信號合成器18的輸出連接到比較放大器13的第一輸入端，比較放大器13的輸出端經過限壓保護單元3和限流單元5連接到開關電源單元2的控制輸入端。圖2給出了與圖1框圖對應的電路原理圖。圖1中的每個框圖與圖2中各個元器件的對應關係說明如下，圖1中的功率因數校正單元1包括圖2中的R3、R4、C5、C6、C8、D1、D2、D6、L1；圖1中的開關電源單元2包括圖2中的R36、R37、R32、C29、C30、C31、C32、C28、T2、L5、L4、Q4、D8；圖1中的限壓保護單元3包括圖2中的R42、R43、R44、R39、DZ3、Q7；圖1中的穩壓單元4包括圖2中的Q9、R56、R57、R58、R59、R60、R61、R62、C40、C41、C39、IC4；圖1中的限流單元5包括圖2中的Q8、R39、R40、R41、Q8(IC5、R47、C33、DZ4、R45、R38)；圖1中的溫度-電壓轉換單元6包括圖2中的IC5、R65、Q10、R64、RV3；圖1中的調溫電路單元7包括圖2中的IC6、R67、RV1、R66、C43、R68、RV2；圖1中的鋸齒波發生器8包括圖2中的IC5、C46、R77、C47、Q11、R78；圖1中的脈寬調製單元9包括圖2中的Q15、R79、R80、R81；圖1中的模擬微分放大電路單元10在圖2中包括D12、D13、D14、D15、D16、Q18、R101、R100、R99、C55、R102；圖1中的附加溫度電路單元11包括圖2中的IC6、R90、C53、R91、R92、R93、C53；圖1中的狀態顯示單元12包括圖2中的D17；圖1中的比較放大器13包括圖2中的IC5、C38、R63、R55、C36、R48、Q14、R54、R53、R52、R51、Q16等，圖1中的陶瓷發熱芯15在圖2中是RL，圖1中的CPU單元17在圖2中是IC7等。
結合圖1和圖2，對本實用新型的工作過程說明如下，交流輸入電壓經過EMI濾波、橋式整流後進入功率因數校正單元1進行功率因數校正，經校正後的功率因數可達0.85以上，該脈動直流電一路進入開關電源單元2，將脈動直流電變換成一個電壓可控的直流電供給作為烙鐵芯電加熱元件的陶瓷發熱芯RL；另一路脈動直流電進入DC-DC變換單元14，輸出+25V、+5V、+18、-6V四組直流電壓，給各個部分供電。限流保護單元5用於將陶瓷發熱芯的最大電流限制在其可以接受的最大電流例如4A左右，以保護陶瓷發熱芯，提高其使用壽命。穩壓單元4用於將+25V穩壓成+22V和0.14V和+21V的穩準源，供其它電路使用。其中，0.14V是限流保護單元5使用，+22V和+21V分別供給溫度-電壓轉換單元6、鋸齒波發生器8和調寬調製單元9使用。溫度-電壓轉換單元6用於將發熱芯的溫度轉換成電壓信號，送入比較放大器13與基準電壓進行比較放大，把放大的信號通過光偶送到開關電源單元2的PWM脈寬調製器，以改變電源的輸出電壓。模擬微分放大單元10將將溫度-電壓轉換單元6送來的信號送到CPU單元17運算出附加溫度值，附加溫度產生單元11接收到CPU單元17發出的信號，產生附加溫度信號，與調溫電路單元7提供的設置理想溫度一起合成出基準信號。狀態顯示單元12由一個紅綠雙色發光二極體組成，分別用於顯示加熱和待機兩種狀態。
本實用新型上述電路採用三維控制方法，可以對發熱元件的絕對溫度、溫度下降梯度以及溫度下降頻率進行採樣判斷，然後通過CPU進行最佳控制，自動識別焊點大小和焊接速度，保證焊接質量而避免假焊虛焊。
權利要求1.一種無鉛電焊臺，包括電發熱元件輸出端子，傳感電發熱元件溫度的感溫元件，其特徵在於，包括通過電發熱元件輸出端子給電發熱元件烙鐵芯提供電源的開關電源單元(2)，以及連接在感溫元件與所述開關電源單元(2)控制端之間的控制迴路，所述控制迴路包括接感溫元件的溫度-電壓轉換單元(6)、輸入端分別連接溫度-電壓轉換單元(6)電壓輸出端的比較放大器(13)、模擬微分放大電路(10)和脈寬調製單元(9)，還包括與脈寬調製單元(9)調製輸入端連接的鋸齒波發生器(8)，輸入埠分別連接模擬微分放大電路(10)和脈寬調製單元(9)輸出端的CPU單元(17)，連接CPU單元(17)輸出端的附加溫度電路單元(11)，還包括調溫電路單元(7)以及將調溫電路單元(7)的輸出信號與附加溫度電路單元11輸出信號合成為基準信號的基準信號合成器(18)，所述基準信號合成器的合成輸出連接到所述比較放大器(13)的另一輸入端，所述比較放大器(13)的輸出連接到所述開關電源單元(2)的開關控制輸入端。
2.根據權利要求1所述無鉛電焊臺，其特徵在於，還包括連接在所述CPU單元(17)輸出埠的狀態顯示單元(12)。
3.根據權利要求2所述無鉛電焊臺，其特徵在於，所述狀態顯示單元(12)是紅綠雙色發光二極體。
4.根據權利要求1所述無鉛電焊臺，其特徵在於，在所述開關電源單元(2)的控制輸入端上還接有限壓保護單元(3)。
5.根據權利要求1所述無鉛電焊臺，其特徵在於，在所述開關電源單元(2)的控制輸入端與所述比較放大器(13)輸出端之間還接有限流保護單元(5)。
6.根據權利要求1-5中任何一項所述無鉛電焊臺，其特徵在於，還包括功率因數校正單元(1)和直流-直流變換單元(14)以及穩壓單元(4)，其中功率因數校正單元(1)輸入經過EMI濾波和橋式整流的直流電源，功率因數校正單元(1)的輸出端分別連接所述開關電源單元2的輸入端和所述直流-直流變換單元(14)，所述直流-直流變換單元(14)的輸出端分別產生+25V、+5V、-6V和+18V的直流輸出，其中，+25V的直流電壓經過穩壓單元4，提供+22V的輸出和基準電壓。
專利摘要一種無鉛電焊臺，採用開關電源單元(2)，開關電源單元(2)的控制迴路包括溫度－電壓轉換單元(6)、輸入端接轉換單元(6)輸出端的比較放大器(13)、模擬微分放大電路(10)和脈寬調製單元(9)，還包括輸入埠分別連接模擬微分放大電路(10)和脈寬調製單元(9)輸出端的CPU單元(17)，連接CPU單元(17)輸出端的附加溫度電路單元(11)，還包括調溫電路單元(7)以及將其輸出與附加溫度電路單元(11)輸出合成為基準信號送到比較放大器(13)的另一輸入端的基準信號合成器(18)，而比較放大器(13)的輸出接到開關電源單元(2)的開關控制輸入端。這種無鉛電焊臺的輸出電壓能夠隨著烙鐵頭電發熱元件的內阻增大而增大，在不影響發熱元件壽命前提下，顯著擴展發熱元件的輸出功率。
文檔編號B23K3/047GK2803597SQ20052005665
公開日2006年8月9日 申請日期2005年4月1日 優先權日2005年4月1日
發明者劉曉剛 申請人:深圳斯貝克動力電子有限公司