专利名称：快热电烙铁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用电能发热进行焊接的电工工具，特别是一种供无线电元器件焊接的快热电烙铁。
目前国内外普遍使用的快热电烙铁采用工频电源变压器原理制成，如上海科学技术出版社出版的《简明实用电工手册》P542所介绍的工频式快热电烙铁就是一种例子。这类工频式快热电烙铁在结构上包括一个电源变压器、串于变压器初级线圈上的开关及并于变压器次级线圈两端的“V”型烙铁头组成，次级线圈采用截面较大、匝数较少的铜导体，“V”型烙铁头用φ1mm左右的铜线弯制而成。在闭合开关接通市电时，由初级线圈产生的变化磁通耦合，使连有烙铁头的次级线圈回路感应几安到十几安培的电流，强大的电流使电阻为零点几欧姆的烙铁头迅速发热，几秒钟时间内即达到焊接温度。具有节能效果，使用较方便。然而电源变压器是按50赫兹工频频率设计，铁芯截面大，线圈匝数多，铜耗大，整个快热电烙铁又大又重，使用时不能得心应手。此外，这类快热电烙铁不能直接在直流电，如蓄电池下工作。
本实用新型的目的是提供一种体积小、重量轻、工作更方便的快热电烙铁。
为达到上述目的，本实用新型在其壳体内设一个频率变换器，该频率变换器的输出两端与“V”型烙铁头并联，从而当接入市电或直流电时，该频率变换器发生振荡，并从输出端输出频率为千赫到数十千赫的低压脉冲交流电给与输出端相连的“V”型烙铁头，使之在接通电源约一秒钟时间，烙铁头便达到焊接温度。
上述的频率变换器可以有两种结构形式一种是包括整流器和逆变器组成的，适用于市电为输入电源的频率变换器；另一种是仅由逆变器构成的，适用于以直流电为输入电源的。所述的逆变器包括一个脉冲变压器，其结构可以是自激型半桥式或全桥式，也可以是自激型推挽式的电路。
本实用新型由于采用了以上电路结构，故有以下优点(1)由于频率变换器能将市电或直流电的频率通过振荡转换到千赫至数十千赫的脉冲交流电，频率的提高，使脉冲变压器铁心截面及其上的线圈匝数大为减少，既减轻了重量，又缩小了体积，根据样品与已有技术比较，本实用新型快热电烙铁重量仅为200克，体积为126立方厘米，分别比已有技术重量减轻60％和体积缩小1／3以上，使用时轻便灵活。
(2)采用脉冲变压器，可节铜70％，节铁磁材料80％以上。
(3)由于变压器的铁心截面小、线圈匝数少，所用的漆包线电阻低，故变压器线圈的电耗低，且逆变器中晶体管振荡时，饱和和截止相间工作，晶体管发热小，因此本实用新型效率高，热耗小，可连续工作。而已有技术工频式快热电烙铁，其变压器线圈匝数多，内阻大，连续工作自身发热严重，效率低，故一般只能间断工作。
(4)在直流电源上，特别在蓄电瓶上还可直接应用，工作特别方便。
以下结合附图实施例对本实用新型作详细描述。
图1是本实用新型快热电烙铁结构示意图。
图2是
图1沿A－A的剖视图。
图3是本实用新型第一种实施例电路原理图。
图4是本实用新型第二种实施例电路原理图。
如
图1、图2所示，在一个塑铸成两半式的手枪型壳体1内有一个空腔2，空腔内有一个频率变换器7。该频率变换器通过壳体上手握处的一个开关8与电源连接线相串联，壳体上部与频率变换器输出端3相应处开有孔6，输出端从该孔6中伸出，在输出端的每一端部各开有与“V”型烙铁头端部相适应的孔10，烙铁头端部插入此孔10中，通过输出端侧面的螺钉9，将烙铁头固紧于输出端上。所述的烙铁头可以是一根铜丝制成，也可以在铜质烙铁头的焊接部镶一段钢丝，以增强烙铁头部的发热效果和机械强度。
如图3所示，上述的频率变换器7包括一个整流器和一个逆变器。
整流器是由四个二极管D1～D4接成的全桥结构，从而为逆变器提供一个直流电源，在这里把它记作U1。
所述的逆变器具有一个含反馈线图Lf1、反馈线圈Lf2、初级线圈Lp及输出用的次级线圈Ls的脉冲变压器B。
一个由晶体管V1和晶体管V2组成串联于直流电源U1正端和负端之间，用于导通、截止相间进行的开关电路，其晶体管V1的发射极与晶体管V2的集电极相接，接点B与脉冲变压器之初级线圈Lp的同名端相连；所述的反馈线圈Lf1的同名端与晶体管V1的基极连接；所述的反馈线圈Lf2串联在晶体管V2的基射极之间，其中与晶体管V2的发射极连接的反馈线圈Lf2一端为同名端；
一个由电容C3和电容C4串联组成用于产生振荡的充放电路，其两端并接于直流电源U1正端和负端，电容C3和C4的接点A与上述初级线圈Lp的异名端相连；一个用于晶体管V1、V2产生振荡的启动电路，包括电阻R5、电容C5串联组成，并接于直流电源U1的正负两端，电阻R5和电容C5的接点与晶体管V2的基极之间及接点与晶体管V1的发射极之间分别串联一个触发二极管BD和二极管D7，二极管D7的正极连于上述的接点上，负极连于晶体管V1的发射极上。
本实用新型快热电烙铁的工作原理是当闭合开关K时，市电经全桥整流器整流后，在其输出端得到一个平均值为0.9×220V的直流电源U1，这时晶体管V1、V2因基射极无正向偏流处于截止状态，直流电源U1正端电压经电阻R5向电容C5充电，电容C5两端电压上升，当其电压值达到触发二极管BD击穿电压时，电容C5上的电荷即向晶体管V2的基射极放电，V2导通，集电极电流由直流电源U1正端通过电容C3、初级线圈Lp、晶体管V2的集射极流到负端，此时变压器的铁芯磁化，同时反馈线圈Lf2上产生感应电动势，并为晶体管V2提供正向偏流，使晶体管的集电极电流进一步增加，这是一个正反馈，结果晶体管V2很快处于饱和导通，此期间，铁芯中逐渐积累磁场能量，而反馈线圈Lf1上的感应电势因极性关系，对晶体管V1处于反偏而截止。这时电容C3因充电，两端电压升高，而A点电位下降，加于初级线圈Lp二端的电压及反馈线圈Lf2上的感应电势也相应下降，当反馈线圈Lf2的感应电势下降到某一值，不足以驱动晶体管饱和导通，晶体管V2的集电极电流下降，根据楞次定律，脉冲变压器B各线圈的感应电势极性反向，早先积累在铁芯中的磁能分别在下列回路形成电流而释放在次级线圈Ls上通过烙铁头放电；在反馈线圈Lf2上则通过晶体管V2形成一个基射极的反偏电流，使晶体管V2集电极电流进一步下降直至截止；在反馈线圈Lf1上形成对晶体管V1基射极的正向偏置电流，V1导通，电容C3上的电荷经初级线圈Lp、晶体管V1的集射极放电，集电极电流从直流电源U1正端经晶体管V1、初级线圈Lp、电容C4流到负端，变压器的铁芯磁化，使其上的各线圈产生感应电势，在反馈线圈上Lf1产生的感应电势则使晶体管V1的正向偏流增加，促使晶体管V1的集电极电流进一步增加，结果晶体管V1很快处于饱和导通。此时铁芯积累磁能，并且电容C4充电，A点电位逐渐上升，相应加到初级线圈Lp两端的电压逐渐下降，反馈线圈的感应电势也随之下降，当反馈线圈Lf1上的感应电势下降到某一值不足以驱动晶体管V1饱和导通，晶体管V1的集电极电流下降，根据楞次定律，变压器各线圈电势反向，原先积聚在铁芯中的磁能分别在次线线圈Ls和烙铁头中形成回路电流，在反馈线圈Lf1和晶体管V1基射极的回路形成反偏电流，在反馈线圈Lf2和晶体管V2基射极回路上形成正偏电流而得到释放，此时晶体管V1截止，晶体管V2导通。如此晶体管V1、V2轮流导通和截止，在脉冲变压器B的初级线圈Lp中形成频率为千赫到数十千赫的脉冲交流电，从而通过磁耦合，使截面大，且仅一匝的次级线圈感应出低电压大电流脉冲交流电供烙铁头升温变热。
为使频率变换器更可靠工作，在电路上还采取以下措施
(1)在整流器的前后，分别并联电容C1和C2，以滤去串入电源的高频干扰信号，减轻对频率变换器的工作影响，减少通过电网对外的高频辐射。
(2)在晶体管V1和V2的集射极之间，分别并联一个反接的二极管D5、D6，以便在翻转瞬间将初级线圈Lp感应的高压脉冲电流通过电容C3、二极管D5或电容C4、二极管D6放掉，从而避免晶体管V1或V2受高压脉冲电流的反向冲击而损坏晶体管。
(3)为减少晶体管V1、V2之UBE的差异形起电路的不平衡，减少反馈线圈Lf1、Lf2对晶体管的过量激励引起的深饱和，在晶体管V1、V2的基极和发射极上分别串联电阻R3、R1及电阻R4、R2。
这种结构的频率变换器，由于电路翻转是靠电容C3、C4的充放电及其接点A的电位升降实现，故对脉冲变压器铁心要求不高，一般可采用普通的E型铁氧体或环形铁芯。且采用上述的启动电路后，振荡频率稳定，工作更为可靠。
图4是根据上述结构设计的另一种快热电烙铁，它是直接利用直流电源。本实施例为蓄电池，电压为12V供电的快热电烙铁。该快热电烙铁的频率变换器是一种自激型推挽式结构的逆变器，具体地说，该频率变换器具有一个含反馈线圈Lf1、反馈线圈Lf2、初级线圈Lp1、初级线圈Lp2及输出用的与烙铁头4串联的次级线圈Ls的脉冲变压器B，其中反馈线圈Lf1、初级线圈Lp1及反馈线圈Lf2依次串联，二个按共集电极连接的振荡用晶体管V1、V2，其晶体管V1的发射极和晶体管V2的发射极分别与初级线圈Lp1的同名端、初级线圈Lp2的异名端连接，晶体管V1的基极与反馈线圈Lf1的同名端相连，晶体管V2的基极与反馈线圈Lf2的异名端相连，晶体管V1的基极和集电极之间串联一个电阻R1，晶体管V1和V2的集电板同与电源正端相连，初级线圈Lp1和Lp2的接点与电源负端相连，一个由电阻R4和C2串联组成并联于晶体管V1发射极和晶体管V2发射极的两端的保护电路。
该快热电烙铁运行过程是闭合开关接通电源，电源正端电流经电阻R1、晶体管V1的基射极、初级线圈Lp1流至电源负端，晶体管V1导通，V1的集电极电流流过初级线圈Lp1，使变压器磁化，同时使其它线圈产生感应电动势，在反馈线圈Lf2上产生的电势使晶体管V2的基极反偏而截止，在反馈线圈Lf1上产生的电势使晶体V1的集电极电流进一步增加。这是一个正反馈，结果晶体管V1很快处于饱和导通状态，此时几乎全部电源电压U1都加到初级线圈Lp1的两端。当变压器铁芯的磁通量接近或达到饱和值时，磁通变化量接近零值，这时变压器铁芯上的所有线圈上的感应电势也接近零值，于是晶体管V1的基极电流减小集电极电流开始下降，根据楞次定律，原先积累在铁芯中的磁能使变压器所有线圈的感应电势极性颠倒，并通过回路电流予以释放在初级线圈Lp1和Lp2通过由电阻R4和电容C2组成的保护电路的电流释放，从而避免晶体管V1受Lp1的高压反脉冲冲击；在反馈线圈Lf1通过晶体管V1的基射极形成反偏电流，V1截止在次级线圈Ls则通过烙铁头形成的负载电流释放；在晶体管V1截止的同时，反馈线圈Lf2上产生的感应电势使晶体管V2的基极处于正向激励状态，晶体管V2导通，V2的集电极电流从电源正端经晶体管V2、初级线圈Lp2流向电源负端，变压器被磁化，在反馈线圈Lf2上产生的电势使V2的集电极电流进一步增加，B点电位升高，这也是个正反馈，结果晶体管V2很快处于饱和导通状态，此时几乎全部电源电压U1都加到初级线圈Lp2的两端，铁芯逐步积累磁能，当铁芯上的磁通量接近或达到饱和值时，磁通变化率已接近零值，所有线圈上的感应电势也接近零值，于是晶体管V2的基极电流减小，集电极电流开始下降，根据楞次定律，原先积累在铁芯的磁能使变压器中所有线圈的感应电势极性颠倒，并分别在下列四个回路中变成电流而释放；在初级线圈Lp2和Lp1通过保护电路形成的电流释放，使高压反脉冲电流首先在保护电路中消失；在次级线圈Ls通过烙铁头形成的负载电流释放；在反馈线圈Lf2通过晶体管V2的基射极形成反偏电流，V2截止；在反馈线圈Lf1则对晶体管V1基极形成正向偏置电流，V1由截止状态再次转为导通。上述过程周而复始形成自激振荡，在脉冲变压器初级线圈Lp1、Lp2中形成频率达千赫至几十千赫的方波脉冲交流电，并通过铁芯磁感应，在次级线圈Ls中得到一个低压大电流铁脉冲电流供烙铁头发热。
此外，为减少反馈线圈Lf1、Lf2对晶体管V1和V2的过量激励引起的深饱和或损坏晶体管，在晶体管V1、V2的基极和反馈线圈Lf1、Lf2之间，分别串联电阻R2、R3。
为避免电路接反直流电源而烧坏振荡晶体管V1、V2，在电阻R1靠近电源正端和电源负端之间，并联一个反接的二极管D1和串联一个保险丝BX，从而在电路反接时蓄电池电流直接流经二极管D1、保险丝BX，形成保护回路。
本实用新型提供的快热电烙铁，由于体积小、重量轻、烙铁头发热快，使用方便灵活，又可连续工作，适宜于小面积金属的锡焊，尤其是无线电元器件的焊接使用。
权利要求1.一种快热电烙铁，包括壳体，开关和“V”型烙铁头组成，其特征在于壳体内有一个频率变换器，该频率变换器的输入一端与开关串联，其输出两端与“V”型烙铁头相并联。
2.根据权利要求1所述的快热电烙铁，其特征在于所述的频率变换器由市电整流器和逆变器组成，整流器与逆变器相连，为逆变器的振荡提供一个直流工作电源
3.根据权利要求2所述的快热电烙铁，其特征在于逆变器是一种包括一对导通、截止轮流工作的晶体管和一个脉冲变压器组成的自激型半桥式结构电路。
4.根据权利要求1所述的快热电烙铁，其特征在于所述的频率变换器是以直流电为输入电源的包括导通截止轮流工作的一对晶体和一个脉冲变压器组成的自激型推挽式结构电路。
5.根据权利要求1或2所述的快热烙铁，其特征在于“V”型烙铁头的焊接头部镶有一段钢丝。
专利摘要本实用新型公开了一种用于焊接的快热电烙铁，它由壳体、开关、频率变换器及与频率变换器输出端相连的“V”形烙铁头所组成，该频率变换器通过所设的一对晶体管和脉冲变压器产生振荡，将市电或直流电转换成频率为千赫至数十千赫的脉冲交流电提供给镶有钢丝的烙铁头发热。本实用新型具有体积小、重量轻、效率高、使用方便等优点，可连续工作。
文档编号B23K3/03GK2199835SQ94213790
公开日1995年6月7日 申请日期1994年5月26日 优先权日1994年5月26日
发明者谢学仲 申请人:谢学仲