基于T12发热芯的便携式防静电恒温焊台

杨沛+罗诗怡+冯泽煜

摘 要：一些户外、基站等特殊的电路焊接作业是无法使用常规的室内焊台进行焊接的，本文设计了一种高精度控温、易携带、自带电源的便携式防静电焊台。设计方案选择了自带热电偶的白光T12烙铁头作为发热芯，以便于充分利用焊台每次所携带的能量；并设计了可以控制发热芯温度、带电量显示的电路；同时考虑了便携性和防静电的要求。

关键词：防静电；焊台；恒温；热电偶

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

1 引言

恒温焊台是一种常用于电子焊接工艺的工具，通过给焊料供热使其熔化，从而使两个工件焊接起来。不同于普通烙铁，恒温焊台具有可控温、效率高、回温快等一系列优点。不过，恒温焊台也有体积大、不易携带等缺点。

普通焊台的供电方式一般为220V供电。这种供电方式不仅不利于携带，更主要是较高的电压发生漏电事故后易威胁到人身安全。另外，市电一般为50-60Hz的交流电，这将会导致静电的产生。

普通烙铁或焊台一般会将发热芯和焊咀分开设计，由于热胀冷缩的影响，这种设计不能保证发热芯和焊咀紧密接触，于是导致烙铁或焊台的热效率较低。

综合以上，本文设计并制作了T12便携式恒温焊台。本设计选择了直流低压发热芯，采用白光T12系列直流低电压发热芯焊咀一体式烙铁头，由于该烙铁头采用特殊材料的电阻丝制作，所以该烙铁头还是一个热电偶温度传感器，具有测温准确方便等优点。

2 电路设计

2.1 控温电路的设计

电路设计必须考虑便携性的要求。控温电路采用78L05稳压，LM358电压比较器控温，TPC8107 MOS管驱动。具体工作流程为：TPC8107控制烙铁的开断，G是控制端，当G端电压低于开启电压时，TPC8107工作，D端和S端接通；LM358组成电压比较电路，3脚电压>2脚时，1脚为高电平，反之为低电平，5、6、7亦然。

加电后7805工作，D2绿灯亮，这时2N551三极管未导通，G端高电平，8107不工作，D端无电压，358的3脚低电平，2脚高电平，1脚输出低电平，这时6脚低电平，5脚高电平，使7脚输出高电平，2N551饱和导通，8107的G端变为低电平，8107导通工作，给烙铁加电D3红灯亮，随着温度升高，热电偶阻值变化，358的3脚电压升高当高过2脚时，1脚输出高电平，D1截止，6脚变为高电平，使7脚输出低电平，2N551截止，8107停止工作。

2.2 电量显示电路的设计

电量显示部分使用专用数码管，并使用LM324电压比较器来识别电压，具体工作流程为：焊台供电为4节18650锂电池串联，经过R1，R2分压后就是单节18650的电压给到LM324的13引脚，用4路比较器来把电压分为4个等级，经过对18650电池做放电测试得出25%、50%、75%、100%的电量分别对应的阈值电压为3.3V、3.5V、3.7V、3.9V。输入电压经78L05降压后为5V，再通过R3-R7分压得到3.3V、3.5V、3.7V、3.9V这4组阈值电压。把其中一组阈值电压（3.3V）加到LM324的12引脚，电量大余25%时13引脚电压大于3.3V，14引脚输出低电平点亮电量显示数码管对应的段位，另外3段亦然。具体电路如图2和图3所示。

3 整体结构设计

由于便携性的要求，整个焊台体积要尽量小，同时为了兼顾外观，焊台外壳采用铝合金材质，经阳极氧化后喷漆处理。

焊台外壳采用宽82.8*高28.8*长100（mm）的6063-T5工业挤压铝合金型材，手掌大小的机身可轻松放入口袋方便携带。整机图，数码管、手柄接头（集成充电功能）、调温旋钮（集成开关）全部安装在前面板，既美观又利于人机交互。

焊台手柄用937型号手柄进行改造，支持烙铁头的热插拔，方便随时更换烙铁头。手柄采用特软耐高温的聚四氟乙烯材质焊台线，可直接防止烙铁头烫坏手柄线的情况发生。

4 实验分析与用户体验

在焊台实验阶段，我们将所设计的便携式焊台与成品936焊台进行了对比实验。

便携式焊台在升温回温速度上比较突出。由于便携式焊台采用直流电池供电，从根本上杜绝了工作时交流市电的接入，所以在防静电方面便携式焊台可达到“零静电”的效果。

为了更直观的了解便携式焊台的特点，我们使用便携式焊台直接进行焊接作业。焊接过程中使用T12-K（刀头）焊咀的烙铁头对比焊接，焊接的元件包括0603封装电阻、电容、LED、SOP、LQFP系列芯片，焊接后检测了元件是否被静电损坏，结果如表2所示。

在实际作业中普通焊台由于静电的存在，导致部分半导体元件被直接击穿损害，进而影响到整个焊接作业。

5 结语

本文所设计的便携式防静电恒温焊台具有高精度控温、易携带、升温回温快、完全防静电等一些传统焊台不具备的特点，在实际焊接中，便携焊台在充满一次电的情况下，可连续使用超过3小时以上。

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