專利名稱：快熱電烙鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用電能發(fā)熱進(jìn)行焊接的電工工具，特別是一種供無線電元器件焊接的快熱電烙鐵。
目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的快熱電烙鐵采用工頻電源變壓器原理制成，如上海科學(xué)技術(shù)出版社出版的《簡(jiǎn)明實(shí)用電工手冊(cè)》P542所介紹的工頻式快熱電烙鐵就是一種例子。這類工頻式快熱電烙鐵在結(jié)構(gòu)上包括一個(gè)電源變壓器、串于變壓器初級(jí)線圈上的開關(guān)及并于變壓器次級(jí)線圈兩端的“V”型烙鐵頭組成，次級(jí)線圈采用截面較大、匝數(shù)較少的銅導(dǎo)體，“V”型烙鐵頭用φ1mm左右的銅線彎制而成。在閉合開關(guān)接通市電時(shí)，由初級(jí)線圈產(chǎn)生的變化磁通耦合，使連有烙鐵頭的次級(jí)線圈回路感應(yīng)幾安到十幾安培的電流，強(qiáng)大的電流使電阻為零點(diǎn)幾歐姆的烙鐵頭迅速發(fā)熱，幾秒鐘時(shí)間內(nèi)即達(dá)到焊接溫度。具有節(jié)能效果，使用較方便。然而電源變壓器是按50赫茲工頻頻率設(shè)計(jì)，鐵芯截面大，線圈匝數(shù)多，銅耗大，整個(gè)快熱電烙鐵又大又重，使用時(shí)不能得心應(yīng)手。此外，這類快熱電烙鐵不能直接在直流電，如蓄電池下工作。
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、重量輕、工作更方便的快熱電烙鐵。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型在其殼體內(nèi)設(shè)一個(gè)頻率變換器，該頻率變換器的輸出兩端與“V”型烙鐵頭并聯(lián)，從而當(dāng)接入市電或直流電時(shí)，該頻率變換器發(fā)生振蕩，并從輸出端輸出頻率為千赫到數(shù)十千赫的低壓脈沖交流電給與輸出端相連的“V”型烙鐵頭，使之在接通電源約一秒鐘時(shí)間，烙鐵頭便達(dá)到焊接溫度。
上述的頻率變換器可以有兩種結(jié)構(gòu)形式一種是包括整流器和逆變器組成的，適用于市電為輸入電源的頻率變換器；另一種是僅由逆變器構(gòu)成的，適用于以直流電為輸入電源的。所述的逆變器包括一個(gè)脈沖變壓器，其結(jié)構(gòu)可以是自激型半橋式或全橋式，也可以是自激型推挽式的電路。
本實(shí)用新型由于采用了以上電路結(jié)構(gòu)，故有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于頻率變換器能將市電或直流電的頻率通過振蕩轉(zhuǎn)換到千赫至數(shù)十千赫的脈沖交流電，頻率的提高，使脈沖變壓器鐵心截面及其上的線圈匝數(shù)大為減少，既減輕了重量，又縮小了體積，根據(jù)樣品與已有技術(shù)比較，本實(shí)用新型快熱電烙鐵重量?jī)H為200克，體積為126立方厘米，分別比已有技術(shù)重量減輕60％和體積縮小1／3以上，使用時(shí)輕便靈活。
(2)采用脈沖變壓器，可節(jié)銅70％，節(jié)鐵磁材料80％以上。
(3)由于變壓器的鐵心截面小、線圈匝數(shù)少，所用的漆包線電阻低，故變壓器線圈的電耗低，且逆變器中晶體管振蕩時(shí)，飽和和截止相間工作，晶體管發(fā)熱小，因此本實(shí)用新型效率高，熱耗小，可連續(xù)工作。而已有技術(shù)工頻式快熱電烙鐵，其變壓器線圈匝數(shù)多，內(nèi)阻大，連續(xù)工作自身發(fā)熱嚴(yán)重，效率低，故一般只能間斷工作。
(4)在直流電源上，特別在蓄電瓶上還可直接應(yīng)用，工作特別方便。
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型快熱電烙鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是
圖1沿A－A的剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型第一種實(shí)施例電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例電路原理圖。
如
圖1、圖2所示，在一個(gè)塑鑄成兩半式的手槍型殼體1內(nèi)有一個(gè)空腔2，空腔內(nèi)有一個(gè)頻率變換器7。該頻率變換器通過殼體上手握處的一個(gè)開關(guān)8與電源連接線相串聯(lián)，殼體上部與頻率變換器輸出端3相應(yīng)處開有孔6，輸出端從該孔6中伸出，在輸出端的每一端部各開有與“V”型烙鐵頭端部相適應(yīng)的孔10，烙鐵頭端部插入此孔10中，通過輸出端側(cè)面的螺釘9，將烙鐵頭固緊于輸出端上。所述的烙鐵頭可以是一根銅絲制成，也可以在銅質(zhì)烙鐵頭的焊接部鑲一段鋼絲，以增強(qiáng)烙鐵頭部的發(fā)熱效果和機(jī)械強(qiáng)度。
如圖3所示，上述的頻率變換器7包括一個(gè)整流器和一個(gè)逆變器。
整流器是由四個(gè)二極管D1～D4接成的全橋結(jié)構(gòu)，從而為逆變器提供一個(gè)直流電源，在這里把它記作U1。
所述的逆變器具有一個(gè)含反饋線圖Lf1、反饋線圈Lf2、初級(jí)線圈Lp及輸出用的次級(jí)線圈Ls的脈沖變壓器B。
一個(gè)由晶體管V1和晶體管V2組成串聯(lián)于直流電源U1正端和負(fù)端之間，用于導(dǎo)通、截止相間進(jìn)行的開關(guān)電路，其晶體管V1的發(fā)射極與晶體管V2的集電極相接，接點(diǎn)B與脈沖變壓器之初級(jí)線圈Lp的同名端相連；所述的反饋線圈Lf1的同名端與晶體管V1的基極連接；所述的反饋線圈Lf2串聯(lián)在晶體管V2的基射極之間，其中與晶體管V2的發(fā)射極連接的反饋線圈Lf2一端為同名端；
一個(gè)由電容C3和電容C4串聯(lián)組成用于產(chǎn)生振蕩的充放電路，其兩端并接于直流電源U1正端和負(fù)端，電容C3和C4的接點(diǎn)A與上述初級(jí)線圈Lp的異名端相連；一個(gè)用于晶體管V1、V2產(chǎn)生振蕩的啟動(dòng)電路，包括電阻R5、電容C5串聯(lián)組成，并接于直流電源U1的正負(fù)兩端，電阻R5和電容C5的接點(diǎn)與晶體管V2的基極之間及接點(diǎn)與晶體管V1的發(fā)射極之間分別串聯(lián)一個(gè)觸發(fā)二極管BD和二極管D7，二極管D7的正極連于上述的接點(diǎn)上，負(fù)極連于晶體管V1的發(fā)射極上。
本實(shí)用新型快熱電烙鐵的工作原理是當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，市電經(jīng)全橋整流器整流后，在其輸出端得到一個(gè)平均值為0.9×220V的直流電源U1，這時(shí)晶體管V1、V2因基射極無正向偏流處于截止?fàn)顟B(tài)，直流電源U1正端電壓經(jīng)電阻R5向電容C5充電，電容C5兩端電壓上升，當(dāng)其電壓值達(dá)到觸發(fā)二極管BD擊穿電壓時(shí)，電容C5上的電荷即向晶體管V2的基射極放電，V2導(dǎo)通，集電極電流由直流電源U1正端通過電容C3、初級(jí)線圈Lp、晶體管V2的集射極流到負(fù)端，此時(shí)變壓器的鐵芯磁化，同時(shí)反饋線圈Lf2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并為晶體管V2提供正向偏流，使晶體管的集電極電流進(jìn)一步增加，這是一個(gè)正反饋，結(jié)果晶體管V2很快處于飽和導(dǎo)通，此期間，鐵芯中逐漸積累磁場(chǎng)能量，而反饋線圈Lf1上的感應(yīng)電勢(shì)因極性關(guān)系，對(duì)晶體管V1處于反偏而截止。這時(shí)電容C3因充電，兩端電壓升高，而A點(diǎn)電位下降，加于初級(jí)線圈Lp二端的電壓及反饋線圈Lf2上的感應(yīng)電勢(shì)也相應(yīng)下降，當(dāng)反饋線圈Lf2的感應(yīng)電勢(shì)下降到某一值，不足以驅(qū)動(dòng)晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管V2的集電極電流下降，根據(jù)楞次定律，脈沖變壓器B各線圈的感應(yīng)電勢(shì)極性反向，早先積累在鐵芯中的磁能分別在下列回路形成電流而釋放在次級(jí)線圈Ls上通過烙鐵頭放電；在反饋線圈Lf2上則通過晶體管V2形成一個(gè)基射極的反偏電流，使晶體管V2集電極電流進(jìn)一步下降直至截止；在反饋線圈Lf1上形成對(duì)晶體管V1基射極的正向偏置電流，V1導(dǎo)通，電容C3上的電荷經(jīng)初級(jí)線圈Lp、晶體管V1的集射極放電，集電極電流從直流電源U1正端經(jīng)晶體管V1、初級(jí)線圈Lp、電容C4流到負(fù)端，變壓器的鐵芯磁化，使其上的各線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，在反饋線圈上Lf1產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)則使晶體管V1的正向偏流增加，促使晶體管V1的集電極電流進(jìn)一步增加，結(jié)果晶體管V1很快處于飽和導(dǎo)通。此時(shí)鐵芯積累磁能，并且電容C4充電，A點(diǎn)電位逐漸上升，相應(yīng)加到初級(jí)線圈Lp兩端的電壓逐漸下降，反饋線圈的感應(yīng)電勢(shì)也隨之下降，當(dāng)反饋線圈Lf1上的感應(yīng)電勢(shì)下降到某一值不足以驅(qū)動(dòng)晶體管V1飽和導(dǎo)通，晶體管V1的集電極電流下降，根據(jù)楞次定律，變壓器各線圈電勢(shì)反向，原先積聚在鐵芯中的磁能分別在次線線圈Ls和烙鐵頭中形成回路電流，在反饋線圈Lf1和晶體管V1基射極的回路形成反偏電流，在反饋線圈Lf2和晶體管V2基射極回路上形成正偏電流而得到釋放，此時(shí)晶體管V1截止，晶體管V2導(dǎo)通。如此晶體管V1、V2輪流導(dǎo)通和截止，在脈沖變壓器B的初級(jí)線圈Lp中形成頻率為千赫到數(shù)十千赫的脈沖交流電，從而通過磁耦合，使截面大，且僅一匝的次級(jí)線圈感應(yīng)出低電壓大電流脈沖交流電供烙鐵頭升溫變熱。
為使頻率變換器更可靠工作，在電路上還采取以下措施
(1)在整流器的前后，分別并聯(lián)電容C1和C2，以濾去串入電源的高頻干擾信號(hào)，減輕對(duì)頻率變換器的工作影響，減少通過電網(wǎng)對(duì)外的高頻輻射。
(2)在晶體管V1和V2的集射極之間，分別并聯(lián)一個(gè)反接的二極管D5、D6，以便在翻轉(zhuǎn)瞬間將初級(jí)線圈Lp感應(yīng)的高壓脈沖電流通過電容C3、二極管D5或電容C4、二極管D6放掉，從而避免晶體管V1或V2受高壓脈沖電流的反向沖擊而損壞晶體管。
(3)為減少晶體管V1、V2之UBE的差異形起電路的不平衡，減少反饋線圈Lf1、Lf2對(duì)晶體管的過量激勵(lì)引起的深飽和，在晶體管V1、V2的基極和發(fā)射極上分別串聯(lián)電阻R3、R1及電阻R4、R2。
這種結(jié)構(gòu)的頻率變換器，由于電路翻轉(zhuǎn)是靠電容C3、C4的充放電及其接點(diǎn)A的電位升降實(shí)現(xiàn)，故對(duì)脈沖變壓器鐵心要求不高，一般可采用普通的E型鐵氧體或環(huán)形鐵芯。且采用上述的啟動(dòng)電路后，振蕩頻率穩(wěn)定，工作更為可靠。
圖4是根據(jù)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一種快熱電烙鐵，它是直接利用直流電源。本實(shí)施例為蓄電池，電壓為12V供電的快熱電烙鐵。該快熱電烙鐵的頻率變換器是一種自激型推挽式結(jié)構(gòu)的逆變器，具體地說，該頻率變換器具有一個(gè)含反饋線圈Lf1、反饋線圈Lf2、初級(jí)線圈Lp1、初級(jí)線圈Lp2及輸出用的與烙鐵頭4串聯(lián)的次級(jí)線圈Ls的脈沖變壓器B，其中反饋線圈Lf1、初級(jí)線圈Lp1及反饋線圈Lf2依次串聯(lián)，二個(gè)按共集電極連接的振蕩用晶體管V1、V2，其晶體管V1的發(fā)射極和晶體管V2的發(fā)射極分別與初級(jí)線圈Lp1的同名端、初級(jí)線圈Lp2的異名端連接，晶體管V1的基極與反饋線圈Lf1的同名端相連，晶體管V2的基極與反饋線圈Lf2的異名端相連，晶體管V1的基極和集電極之間串聯(lián)一個(gè)電阻R1，晶體管V1和V2的集電板同與電源正端相連，初級(jí)線圈Lp1和Lp2的接點(diǎn)與電源負(fù)端相連，一個(gè)由電阻R4和C2串聯(lián)組成并聯(lián)于晶體管V1發(fā)射極和晶體管V2發(fā)射極的兩端的保護(hù)電路。
該快熱電烙鐵運(yùn)行過程是閉合開關(guān)接通電源，電源正端電流經(jīng)電阻R1、晶體管V1的基射極、初級(jí)線圈Lp1流至電源負(fù)端，晶體管V1導(dǎo)通，V1的集電極電流流過初級(jí)線圈Lp1，使變壓器磁化，同時(shí)使其它線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在反饋線圈Lf2上產(chǎn)生的電勢(shì)使晶體管V2的基極反偏而截止，在反饋線圈Lf1上產(chǎn)生的電勢(shì)使晶體V1的集電極電流進(jìn)一步增加。這是一個(gè)正反饋，結(jié)果晶體管V1很快處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)幾乎全部電源電壓U1都加到初級(jí)線圈Lp1的兩端。當(dāng)變壓器鐵芯的磁通量接近或達(dá)到飽和值時(shí)，磁通變化量接近零值，這時(shí)變壓器鐵芯上的所有線圈上的感應(yīng)電勢(shì)也接近零值，于是晶體管V1的基極電流減小集電極電流開始下降，根據(jù)楞次定律，原先積累在鐵芯中的磁能使變壓器所有線圈的感應(yīng)電勢(shì)極性顛倒，并通過回路電流予以釋放在初級(jí)線圈Lp1和Lp2通過由電阻R4和電容C2組成的保護(hù)電路的電流釋放，從而避免晶體管V1受Lp1的高壓反脈沖沖擊；在反饋線圈Lf1通過晶體管V1的基射極形成反偏電流，V1截止在次級(jí)線圈Ls則通過烙鐵頭形成的負(fù)載電流釋放；在晶體管V1截止的同時(shí)，反饋線圈Lf2上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)使晶體管V2的基極處于正向激勵(lì)狀態(tài)，晶體管V2導(dǎo)通，V2的集電極電流從電源正端經(jīng)晶體管V2、初級(jí)線圈Lp2流向電源負(fù)端，變壓器被磁化，在反饋線圈Lf2上產(chǎn)生的電勢(shì)使V2的集電極電流進(jìn)一步增加，B點(diǎn)電位升高，這也是個(gè)正反饋，結(jié)果晶體管V2很快處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)幾乎全部電源電壓U1都加到初級(jí)線圈Lp2的兩端，鐵芯逐步積累磁能，當(dāng)鐵芯上的磁通量接近或達(dá)到飽和值時(shí)，磁通變化率已接近零值，所有線圈上的感應(yīng)電勢(shì)也接近零值，于是晶體管V2的基極電流減小，集電極電流開始下降，根據(jù)楞次定律，原先積累在鐵芯的磁能使變壓器中所有線圈的感應(yīng)電勢(shì)極性顛倒，并分別在下列四個(gè)回路中變成電流而釋放；在初級(jí)線圈Lp2和Lp1通過保護(hù)電路形成的電流釋放，使高壓反脈沖電流首先在保護(hù)電路中消失；在次級(jí)線圈Ls通過烙鐵頭形成的負(fù)載電流釋放；在反饋線圈Lf2通過晶體管V2的基射極形成反偏電流，V2截止；在反饋線圈Lf1則對(duì)晶體管V1基極形成正向偏置電流，V1由截止?fàn)顟B(tài)再次轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。上述過程周而復(fù)始形成自激振蕩，在脈沖變壓器初級(jí)線圈Lp1、Lp2中形成頻率達(dá)千赫至幾十千赫的方波脈沖交流電，并通過鐵芯磁感應(yīng)，在次級(jí)線圈Ls中得到一個(gè)低壓大電流鐵脈沖電流供烙鐵頭發(fā)熱。
此外，為減少反饋線圈Lf1、Lf2對(duì)晶體管V1和V2的過量激勵(lì)引起的深飽和或損壞晶體管，在晶體管V1、V2的基極和反饋線圈Lf1、Lf2之間，分別串聯(lián)電阻R2、R3。
為避免電路接反直流電源而燒壞振蕩晶體管V1、V2，在電阻R1靠近電源正端和電源負(fù)端之間，并聯(lián)一個(gè)反接的二極管D1和串聯(lián)一個(gè)保險(xiǎn)絲BX，從而在電路反接時(shí)蓄電池電流直接流經(jīng)二極管D1、保險(xiǎn)絲BX，形成保護(hù)回路。
本實(shí)用新型提供的快熱電烙鐵，由于體積小、重量輕、烙鐵頭發(fā)熱快，使用方便靈活，又可連續(xù)工作，適宜于小面積金屬的錫焊，尤其是無線電元器件的焊接使用。
權(quán)利要求1.一種快熱電烙鐵，包括殼體，開關(guān)和“V”型烙鐵頭組成，其特征在于殼體內(nèi)有一個(gè)頻率變換器，該頻率變換器的輸入一端與開關(guān)串聯(lián)，其輸出兩端與“V”型烙鐵頭相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快熱電烙鐵，其特征在于所述的頻率變換器由市電整流器和逆變器組成，整流器與逆變器相連，為逆變器的振蕩提供一個(gè)直流工作電源
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快熱電烙鐵，其特征在于逆變器是一種包括一對(duì)導(dǎo)通、截止輪流工作的晶體管和一個(gè)脈沖變壓器組成的自激型半橋式結(jié)構(gòu)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快熱電烙鐵，其特征在于所述的頻率變換器是以直流電為輸入電源的包括導(dǎo)通截止輪流工作的一對(duì)晶體和一個(gè)脈沖變壓器組成的自激型推挽式結(jié)構(gòu)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快熱烙鐵，其特征在于“V”型烙鐵頭的焊接頭部鑲有一段鋼絲。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于焊接的快熱電烙鐵，它由殼體、開關(guān)、頻率變換器及與頻率變換器輸出端相連的“V”形烙鐵頭所組成，該頻率變換器通過所設(shè)的一對(duì)晶體管和脈沖變壓器產(chǎn)生振蕩，將市電或直流電轉(zhuǎn)換成頻率為千赫至數(shù)十千赫的脈沖交流電提供給鑲有鋼絲的烙鐵頭發(fā)熱。本實(shí)用新型具有體積小、重量輕、效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可連續(xù)工作。
文檔編號(hào)B23K3/03GK2199835SQ94213790
公開日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1994年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月26日
發(fā)明者謝學(xué)仲 申請(qǐng)人:謝學(xué)仲