diy移动电容点焊机

DIY移动电容点焊机

我的简易点焊机控制板制作成功后受到一些DIY爱好者的喜爱，不少爱好者用它制作了点焊机，自己也为此沾沾自喜了一阵子，但后来上网发现部分网友晒出了使用电容制作的点焊机，其焊点十分漂亮，是微波炉变压器点焊机所不能比的，于是就留心这方面的文章，汲取经验，积累知识，设计电路，构思结构，适逢淘宝上PCB样板厂双十一搞活动，就仓促打了样板，并购置所需元件及外壳，在业余时间动手制作，经反复测试，性能已初步达到设计要求。因近阶段单位和家中事务太多，虽样第一台电容点焊机已做好，但一直没有时间书写文字，眼见大赛收稿截止日期临近，随仓促上阵，文中定有文字及语句差错之处，敬请包涵为盼。一、大致原理与基本构成 1.点焊原理。直流电源经限流后给电容阵列充电，充到合适电压，经场效应管阵列控制，通过焊针向被点焊部件瞬间放电，因点焊处接触电阻很小，瞬间巨大的放电电流烧融点焊处的金属形成融核，从而使金属焊接在一起。 2.基本构成。锂电池组、充电电压调整电路、限流电路、储能电容阵列、场效应开关管阵列、放电时间控制电路、指示电路、焊极引线、点焊控制开关、焊针及焊针夹具、外壳等。二、电路原理图见下图。三、电路构成简介：为便于携带使用，直流电源我使用2并

4串18650锂电池组，电池组也装入点焊机壳子，这样方便携带，移动性更强。因业余条件下点焊量不大，使用2并4串18650电池组充满电后足够短时间的使用了。4串锂电池组电压围12.8-16.8V，因降压电路采用了DC-DC电路，实际供电围可以高到20V，如果不要求移动的话，也可以采用其他电压合适的直流电源。P型场效应管Q4构成电子开关电路，机械开关K4通过的电流很小，可以延长开关的寿命及降低开关电阻。U3（MP2307）构成DC-DC降压电路，配合U4A（LM393）进行限流充电，充电电流取样来自于限流电阻R25（0.1欧姆）上的电压，充电电流设定在

2A，充电电压围在5-11V可调。采用此电路的目的是为了提高充电效率，延长电池组点焊时间。U4B（LM393）及外围电路构成充电指示短路，电压取样也来自于限流电阻

R25，当充电电流大于限定电流的1/4时，红色充电指示灯亮。点焊时需等到充电红色灯不亮才能进行点焊。D7

是充电隔离电路，当初设计采用MP2307的目的是看中了它是同步整流，效率较高，但PCB板焊好后测试才发现MP2307在供电断开后，后级大电容所存电会通过MP2307自身放电，且会使输入端电压很高，所以才在充电输出线中加上D7进行隔离，但这样一来MP2307同步整流的优点就失去了。

电容阵是多只电解电容并联，总电容亮大于0.5法拉，耐压16V即可。MOS阵是多只大电流场效应三级管并联。

U1(NE556)与外围电路构成时间控制电路，U1后的Q1、Q2、Q3构成模拟图腾柱输出电路，以适应MOS管驱动的要求。外壳是从淘宝买的塑料防水盒，尺寸200*120*114mm，部空间刚好。四、制作过程 1.焊接电容阵列。因使用的电容个数多，焊接电容是个费力气的活，我买的电容是直径10mm，在一块10cmx10cm的板子上恰好可以排列100只，考虑到四角需留有固定孔，我实际设计了96只。电容采用在PCB上安装的目的是好焊接、好固定，安装电容的PCB见下图。焊接电容时先把电容脚插进对应孔，电容用橡皮筋捆紧，截取20厘米长4平方的铜线将电容脚焊在铜线上。在电容脚向铜线上焊之前，应先将铜线在PCB板上焊两三个焊点固定，然后将电容脚压弯到铜线上，剪去过长的引脚，再将引脚直接焊在铜线上，最好不要将引脚、铜线满焊在PCB板上，满焊的话虽然可以降低部分回路电阻，但PCB 板受热变形明显，不仅不美观也不好安装固定，再者以后更换电容也困难。PCB板边长10cm，截取20cm长铜线的原因是要留出足够的长度，将来铜线要用螺丝固定在铜排上。2.截取铜排及钻孔安装MOS管。我将主电路和MOS阵列设计在一块10cmx10cm的PCB板上，固定孔与电容PCB板相同，目的是方便进行搭积木式组合安装。因为点焊回路电流巨大，PCB板铜箔就焊锡不能承受那么大的电流，MOS阵列出的D、S极需加附大面积铜排才行。D极我用的是2x20mm

的铜排，长13厘米左右，这样一端可长出3厘米，用于连接焊极引线。S极我用了两根2x10mm铜排，每根12厘米左右，长出PCB板的部分再固定在一段2x20mm的铜排上，这段铜排将来要固定电容负极铜线。对于D极铜排，需根据PCB板上MOS固定管子孔在铜排上钻3mm的孔，用以将MOS管连同铜排固定在PCB板上。D极铜排长出PCB 板的部分也要钻2个或者4个，将来固定焊极引线。 3.电路板的安装。电容阵列板有两块，主电路板有一块，三块板子在四角用六角铜柱积木式连接固定。三块电路板固定后，电容板电容正极4平方铜引线要分别用螺丝固定在一段长10cm的2x20mm的铜排上，再从铜排上引出焊极正极引线。电容板电容负极4平方铜引线要分别用螺丝固定在MOS 管S极汇总铜排上（2x20mm铜排）。从MOS管D极铜排上引出焊极负极引线。 4.加装数字电压表头。为方便观察电容上充电情况，我在电容阵上并接了两线3-30V围的数字电压表头，用于指示电容上电压高低。实践表明这个电压表头很有必要接，它可以方便的观察电容上充电电压的高低，摸索合适的点焊电压。另外还可以观察合适的点焊焊时间，因为合适的点焊时间应该是放电结束后电容电压还残余1/3左右的电压，不建议时间长到电容放电到零，因为电压接近于零时的电流其本上起不到焊接作用，但却延长了充电时间。 5.老化测试。安装完毕测试无误后最好进行恶

劣条件下的老化测试，主要测试电容和MOS管的大电流放电能力，方法是将充电电压调到最高11V，在电容阵放完电后充电，记下充满电的时间，再将焊极所接的焊针短接在一起，反复踏下点焊脚踏开关使电容放电，看MOS管有否有击穿短路的现象，然后再测试电容阵充电时间看是否明显缩短。如果焊针接在一起就放电，那就是有MOS直通了，一般是其中一个管子击穿，如果电充充电时间明显缩短表明其中有部分电容坏了（电容大电流放电损坏一般是部电极烧断表现为失容），如果损坏的电容较多，说明选择的电容不适合做点焊机用，继续测试剩余的会逐步全部坏掉的。五、几点经验： 1.储能电容的选择很重要。电容点焊机的能量来自于电容器储存的能量，其能量大小取决于电容容量大小和所充电压高低，因充电电压太高点焊时火花会很大，所以实际使用时充电电压一般不超10V，那么点焊的能量实际上是取决于电容容量的大小，经验数值电容量应达到0.5F以上。因点焊时电流巨大，这就要求电容的放电电阻要小，即等效电阻要小，如果电阻大的话，一是会影响放电电流，二是明显缩短电容寿命。业余条件下建议采用多只高频电解电容并联组成电容阵列以降低阻，我采用了192只3300uF/16V 高频电解电容，使用效果不错。不建议采用普通的法拉电容，因为普通法拉电容难承受大电流放电；也不建议采用专用点焊机电容，因为专用点焊机电容性能虽好，但价格较高，不