DIY移動電容點焊機

1、DIY移動電容點焊機 我的簡易點焊機控制板制作成功后受到一些DIY愛好者的喜愛，不少愛好者用它制作了點焊機，自己也為此沾沾自喜了一陣子，但后來上網(wǎng)發(fā)現(xiàn)部分網(wǎng)友曬出了使用電容制作的點焊機，其焊點十分漂亮，是微波爐變壓器點焊機所不能比的，于是就留心這方面的文章，汲取經(jīng)驗，積累知識，設計電路，構思結構，適逢淘寶上PCB樣板廠雙十一搞活動，就倉促打了樣板，并購置所需元件及外殼，在業(yè)余時間內(nèi)動手制作，經(jīng)反復測試，性能已初步達到設計要求。因近階段單位和家中事務太多，雖樣第一臺電容點焊機已做好，但一直沒有時間書寫文字，眼見大賽收稿截止日期臨近，隨倉促上陣，文中定有文字及語句差錯之處，敬請包涵為盼。一、大致原

2、理與基本構成1.點焊原理。直流電源經(jīng)限流后給電容陣列充電，充到合適電壓，經(jīng)場效應管陣列控制，通過焊針向被點焊部件瞬間放電，因點焊處接觸電阻很小，瞬間巨大的放電電流燒融點焊處的金屬形成融核，從而使金屬焊接在一起。2.基本構成。鋰電池組、充電電壓調(diào)整電路、限流電路、儲能電容陣列、場效應開關管陣列、放電時間控制電路、指示電路、焊極引線、點焊控制開關、焊針及焊針夾具、外殼等。二、電路原理圖見下圖。三、電路構成簡介：為便于攜帶使用，直流電源我使用2并4串18650鋰電池組，電池組也裝入點焊機殼子內(nèi)，這樣方便攜帶，移動性更強。因業(yè)余條件下點焊量不大，使用2并4串18650電池組充滿電后足夠短時間的使用了。

3、4串鋰電池組電壓范圍12.8-16.8V，因降壓電路采用了DC-DC電路，實際供電范圍可以高到20V，如果不要求移動的話，也可以采用其他電壓合適的直流電源。P型場效應管Q4構成電子開關電路，機械開關K4通過的電流很小，可以延長開關的壽命及降低開關電阻。U3（MP2307）構成DC-DC降壓電路，配合U4A（LM393）進行限流充電，充電電流取樣來自于限流電阻R25（0.1歐姆）上的電壓，充電電流設定在2A，充電電壓范圍在5-11V可調(diào)。采用此電路的目的是為了提高充電效率，延長電池組點焊時間。U4B（LM393）及外圍電路構成充電指示短路，電壓取樣也來自于限流電阻R25，當充電電流大于限定電流的

4、1/4時，紅色充電指示燈亮。點焊時需等到充電紅色燈不亮才能進行點焊。D7是充電隔離電路，當初設計采用MP2307的目的是看中了它是同步整流，效率較高，但PCB板焊好后測試才發(fā)現(xiàn)MP2307在供電斷開后，后級大電容所存電會通過MP2307自身放電，且會使輸入端電壓很高，所以才在充電輸出線中加上D7進行隔離，但這樣一來MP2307同步整流的優(yōu)點就失去了。電容陣是多只電解電容并聯(lián)，總電容亮大于0.5法拉，耐壓16V即可。MOS陣是多只大電流場效應三級管并聯(lián)。U1(NE556)與外圍電路構成時間控制電路，U1后的Q1、Q2、Q3構成模擬圖騰柱輸出電路，以適應MOS管驅(qū)動的要求。外殼是從淘寶買的塑料防水

5、盒，尺寸 200*120*114mm，內(nèi)部空間剛好。四、制作過程1.焊接電容陣列。因使用的電容個數(shù)多，焊接電容是個費力氣的活，我買的電容是直徑10mm，在一塊10cmx10cm的板子上恰好可以排列100只，考慮到四角需留有固定孔，我實際設計了96只。電容采用在PCB上安裝的目的是好焊接、好固定，安裝電容的PCB見下圖。焊接電容時先把電容腳插進對應孔內(nèi)，電容用橡皮筋捆緊，截取20厘米長4平方的銅線將電容腳焊在銅線上。在電容腳向銅線上焊之前，應先將銅線在PCB板上焊兩三個焊點固定，然后將電容腳壓彎到銅線上，剪去過長的引腳，再將引腳直接焊在銅線上，最好不要將引腳、銅線滿焊在PCB板上，滿焊的話雖然可

6、以降低部分回路電阻，但PCB板受熱變形明顯，不僅不美觀也不好安裝固定，再者以后更換電容也困難。PCB板邊長10cm，截取20cm長銅線的原因是要留出足夠的長度，將來銅線要用螺絲固定在銅排上。2.截取銅排及鉆孔安裝MOS管。我將主電路和MOS陣列設計在一塊10cmx10cm的PCB板上，固定孔與電容PCB板相同，目的是方便進行搭積木式組合安裝。因為點焊回路電流巨大，PCB板銅箔就焊錫不能承受那么大的電流，MOS陣列出的D、S極需加附大面積銅排才行。D極我用的是2x20mm的銅排，長13厘米左右，這樣一端可長出3厘米，用于連接焊極引線。S極我用了兩根2x10mm銅排，每根12厘米左右，長出PCB板

7、的部分再固定在一段2x20mm的銅排上，這段銅排將來要固定電容負極銅線。對于D極銅排，需根據(jù)PCB板上MOS固定管子孔在銅排上鉆3mm的孔，用以將MOS管連同銅排固定在PCB板上。D極銅排長出PCB板的部分也要鉆2個或者4個，將來固定焊極引線。3.電路板的安裝。電容陣列板有兩塊，主電路板有一塊，三塊板子在四角用六角銅柱積木式連接固定。三塊電路板固定后，電容板電容正極4平方銅引線要分別用螺絲固定在一段長10cm的2x20mm的銅排上，再從銅排上引出焊極正極引線。電容板電容負極4平方銅引線要分別用螺絲固定在MOS管S極匯總銅排上（2x20mm銅排）。從MOS管D極銅排上引出焊極負極引線。4.加裝數(shù)

8、字電壓表頭。為方便觀察電容上充電情況，我在電容陣上并接了兩線3-30V范圍的數(shù)字電壓表頭 ，用于指示電容上電壓高低。實踐表明這個電壓表頭很有必要接，它可以方便的觀察電容上充電電壓的高低，摸索合適的點焊電壓。另外還可以觀察合適的點焊焊時間，因為合適的點焊時間應該是放電結束后電容電壓還殘余1/3左右的電壓，不建議時間長到電容放電到零，因為電壓接近于零時的電流其本上起不到焊接作用，但卻延長了充電時間。5.老化測試。安裝完畢測試無誤后最好進行惡劣條件下的老化測試，主要測試電容和MOS管的大電流放電能力，方法是將充電電壓調(diào)到最高11V，在電容陣放完電后充電，記下充滿電的時間，再將焊極所接的焊針短接在一起

9、，反復踏下點焊腳踏開關使電容放電，看MOS管有否有擊穿短路的現(xiàn)象，然后再測試電容陣充電時間看是否明顯縮短。如果焊針接在一起就放電，那就是有MOS直通了，一般是其中一個管子擊穿，如果電充充電時間明顯縮短表明其中有部分電容壞了（電容大電流放電損壞一般是內(nèi)部電極燒斷表現(xiàn)為失容），如果損壞的電容較多，說明選擇的電容不適合做點焊機用，繼續(xù)測試剩余的會逐步全部壞掉的。五、幾點經(jīng)驗：1.儲能電容的選擇很重要。電容點焊機的能量來自于電容器儲存的能量，其能量大小取決于電容容量大小和所充電壓高低，因充電電壓太高點焊時火花會很大，所以實際使用時充電電壓一般不超10V，那么點焊的能量實際上是取決于電容容量的大小，經(jīng)驗

10、數(shù)值電容量應達到0.5F以上。因點焊時電流巨大，這就要求電容的放電電阻要小，即等效電阻要小，如果電阻大的話，一是會影響放電電流，二是明顯縮短電容壽命。業(yè)余條件下建議采用多只高頻電解電容并聯(lián)組成電容陣列以降低內(nèi)阻，我采用了192只3300uF/16V高頻電解電容，使用效果不錯。不建議采用普通的法拉電容，因為普通法拉電容難承受大電流放電；也不建議采用專用點焊機電容，因為專用點焊機電容性能雖好，但價格較高，不符合DIY儉省節(jié)約的精神，當然土豪例外。2.場效應管個數(shù)不能太少。因電容點焊機點焊電壓高于變壓器式的，且內(nèi)阻較低，點焊時瞬間電流很大，估計要達到幾千A，要求場效應管的電流通過能力要足夠強。因單只

11、場效應管電流不夠，需要多只并聯(lián)，個數(shù)不能太少。我參照其他朋友的成功案例，采用了20只IRF3713并聯(lián)，僅在剛開始點焊測試時擊穿過一只（買的是拆機件，損壞的那只也許本來就是性能不良的），更換后一直使用正常，沒有再損壞過管子。有些朋友僅用5只、10只，管子承受的壓力大就易損壞。3.場效應管并聯(lián)要考慮到維修是否方便。一般朋友在并聯(lián)場效應管時，為圖省事常把G、D、S引腳分別直接并在一起，這樣的話管子擊穿了就沒法在線檢測，需逐一焊下才能檢測，十分麻煩。管子一般是過流擊穿，擊穿后幾乎都是G、D、S三個引腳之間短路，根據(jù)這個現(xiàn)象，我在每個管子的G接一個10歐姆隔離電阻（電阻上再并一個1N4148，實際是防

12、振電阻），然后再并在一起，這樣就可以在線檢測損壞的管子了。用萬用表1歐姆檔逐一測試管子GS間的電阻（柵極對地電阻），如果測到哪個管子對地的電阻小于10歐姆，那就表明被測的管子擊穿了。4.盡量選用低導通電阻的場效應管。因點焊時電流很大，點焊回路中的電阻對點焊影響很大，要求回路中的電阻盡可能小。在選擇場效應管應選低耐壓大電流的，低耐壓大電流的場效應管其導通電阻較低。有些朋友在選擇時只考慮電流，沒有認真考慮導通電阻，誤認為耐壓高的比耐壓低的耐用，而錯誤優(yōu)先選擇耐要高的。點電容點焊機上，因點焊電壓較低（一般不超10V），點焊時也沒有反峰壓，采用耐壓30V的管子就夠了。另外要選用型號性能一致的管子并聯(lián)使

13、用。5.點焊時間對點焊的影響變小。對于變壓器點焊機，點焊時間對焊點的影響明顯，時間短點不住，長了焊點氧化變色，太長的話就會燒蝕焊針和焊材。對于電容點焊機，影響點焊效果的因素主要是電容容量和所充電壓高低，在一個放電時間周期內(nèi)，前段電流大，后段電流較小，點焊時間長短對點焊的效果影響就很小了。六、制作后的體會：1.電容點焊機與變壓器點焊機相比有以下優(yōu)點：一是重量輕、便攜；二是對電源沖擊小，對220V電源要求低；三是焊針、夾具等發(fā)熱量少，業(yè)余條件下可以連續(xù)點焊而手柄不燙手；四是焊點不變色氧化，焊點漂亮。缺點：一是制作難度高，費時費工；二是成本高，所需材料大多需購買；三是場效應管易損壞，點焊機沒有變壓器的皮實。2.電容陣列和MOS陣列是成功與否的關鍵。3.