CN1935436A - 变频式快速电烙铁 - Google Patents

Abstract

一种替代现有电焊台的变频式快速电烙铁，无须预热，无须保温，即开即用，能在2至6秒内从室温升温到溶化焊锡的摄氏360度，在不焊时也同样能快速的冷却至室温。具有节能、安全、长寿命、无铅环保、几乎不占用工作台空间的优点。采用了集成电路芯片或半导体功率变频调温，采用了居里点磁矩晶格物理控温传感技术和非晶态纳米合金高频变压器，将传统的50Hz电焊台改成为在1000Hz到1200KHz的频率下工作，从而能20倍地缩小了电焊台式烙铁的体积并大减了重量。这种变频式快速电烙铁，因为烙铁头热惯性小和取消了预热保温，能比普通的电烙铁节电90％，寿命可延长10倍，并且，制造成本较低。

Description

变频式快速电烙铁

                              技术领域

本发明涉及一种焊台式高频快速电烙铁，特别是一种变频式快速电烙铁的结构改进。

                              背景技术

传统的焊台式电烙铁的结构庞大，在空间很小的工作台上占据了不小的地方，并且，由于需要数分钟的预热时间，就使得烙铁在每次焊接的间隔时间中不能够断电而需要保温，在一般使用中，通常这种间隔可能会是几分钟也可能长达数小时，长时间的烙铁保温空烧，使百分之九十的电能浪费了，还使烙铁头的寿命大大缩短。烙铁的预热保温，还时常造成在人不注意时烫坏工作台上的塑料电源线，从而带来操作者的人身安全问题，为此，中国专利局于2002年12月11日公开了本申请人所提交的“中高频快速电烙铁”实用新型专利的技术方案，即“在电烙铁的电源回路中设置一半导体中高频功率变换电路以及铁氧体变压器，变压器工作在400Hz-1000KHz频率范围内，变压器的次级输出中高频率低电压大电流给快速电烙铁头”。显然，这是一种技术进步，可使电烙铁在5-10秒钟内溶化焊锡，热惯性小，不需保温，省电，并大大延长烙铁头寿命，重量约100克，使用方便，适合于80-250V交流市电，也可用于直流电场合。然而，在实际应用时还感到存在一些不足，例如还不能调节化锡温度和关断，还不能取代现有的电焊台的功能，另外，人们还期待进一步减轻重量和操作方便及更多功能的电烙铁。

                              发明内容

为解决上述现有的电烙铁存在的问题，本发明的目的是提供一种变频式高频快速电烙铁，包括快速发热的烙铁头、手柄、和微型变频控制盒。工作时，从电源插头处送入的100V-220V/AC工频50Hz--60Hz电源经过AC-DC电路变为300V的直流电，再经功率变频电路变成1000Hz-1200KHz的可变频的高频交流电，再送到高频变压器的初级线圈，然后变压，在次级上产生烙铁头发热所需的低电压和大电流，该低压大电流流过快速烙铁头尖端的高电阻发热区时，产生电阻焦耳热效应，从而得到一定的加热温度来熔化焊锡，改变频率还能调节烙铁头的温度。

本发明的技术方案如下：

一种变频节能式高频电烙铁，包括快速发热的烙铁头、手柄、和串接在连接手柄和交直流电源插头之间的电线线路中的微型变频控制盒，其特征是：变频盒中装有用集成电路芯片或半导体制成的带变频自动或手动调温功能的功率变频板，并且在其功率输出端到烙铁头之间的电回路中串有变频调温电感。

在高频变压器中，使用了具有高传递效率，体积小且高频时不发热的非晶态类纳米微晶合金“O”形磁环或铁氧体(含铁硅铝)粉末烧结类“O”形磁环或“口”形或“E”形磁芯来制成。

在微型变频控制盒中，安放有集成电路芯片或半导体制成的功率变频电路(电路板)，其在线路中的位置包括安放在插头中或手柄内或位于电源线线路上的任意点位置。

在电路中含有的集成电路芯片或半导体制成的功率变频电路板，其频率范围为1000HZ-1200KHZ，功率在5W-500W之间，并且其频率是可以手动设定调节或可以随温度传感器的输出而自动变化控温频率的。

在电源线回路中含有的微型变频控制盒，其大小为从8(高)×10(宽)×30(长)mm到30(高)×60(宽)×150(长)mm之间尺寸的长方形、腰圆棒形、椭圆盒形、椭圆棒形和从Φ20(直径)×8(高)mm到Φ80(直径)×50(高)mm的扁圆形和从Φ8(直径)×30(长)mm到Φ80(直径)×150(长)mm之间尺寸的圆柱形或半圆柱形。

在微型变频控制盒上有用来调节温度的旋钮--按钮或开关。

在微型变频控制盒上有用来显示/指示温度的LED或LCD或OLED的光显示器或数字式显示器。

在本变频节能式高频电烙铁中，装有快速发热的烙铁头，其工作的电压范围为1V-36V的安全型低电压，并且在其金属烙铁头的传热部分被设计成很小的体积和很短的长度，以得到低的热惯性和快速的发热性能，其长度尺寸为3mm--18mm之间，直经Φ为2mm到8mm之间。

在本变频式快速电烙铁的手柄上，有发热按钮或装有振动/倾斜/感应传感器，当人手拿起电烙铁时能自动触发--唤醒升温发热，而在烙铁离开手的期间则自动断电节能，也就是有即开即用的功能，另外，在手柄上还有给烙铁头焊接处照明用的聚光微小灯泡或LED灯。

在本发明实施的快速发热的烙铁头上，还可设计采用居里点控温传感技术，利用附着在烙铁发热头上的特殊磁合金和控温电感线圈，在烙铁头升温到化锡的温度300摄氏度左右时，磁性会突然消失的居里点(磁矩晶格物理)现象，能输出变化的频率来驱动功率变频电路变频控温。烙铁头上的特殊磁合金可用非晶态合金来制成。

本发明的技术方案的优点是：烙铁的温度可以调节和关断，可通过集成电路用改变频率/脉冲宽度/波形占空比的方式来灵活程控调节加热电压的高低和通断时间的长短来调节温度，并且能与变压器初级电源的完全电隔离，仅通过磁场来进行功率的传递，热效率高，低压安全，不带感应电，可安全焊CMOS电路。

本发明克服了传统的焊台式电烙铁的结构庞大的缺点，采用高频变频技术可使常用的电焊台的控制盒体积缩小20倍以上，从而几乎不占用工作台上的空间。微型变频控制盒其形状如同MP3小盒串接在耳机的电线线路上，其尺寸很小，重量很轻。

本发明的实用效果是：

(一)快速，能在2至6秒内从室温升温到360摄氏度溶化焊锡，而在不焊时能快速冷却至室温，去掉了长时间的预热及待用时的保温。

(二)小巧轻便，重为60克/60W时，其体积与普通20W内热式的电烙铁相当。

(三)长寿安全，因为是即开即用，不需要长时间的预热及待用保温，如按照一般用法其使用/待用保温时间比为1∶10来计算，则烙铁头寿命可延长近10倍，另外，由于不焊时自动断电冷却了，故不会误烫损坏电线外塑皮，因而操作者更安全。

(四)节能省电，因为是即开即用，快速升温，仅在数十秒的焊点期间用电，无预热及待用保温时间的电能浪费，如按照一般用法其使用/待用保温时间比为1∶10来计算，则可节约近10倍的电能。

另外，本烙铁的低热惯性和快速高效的发热设计大大减少了烙铁头曝露在空气中的散热面积，10瓦的功率可达到普通烙铁20W-30W的焊接效果。

(五)烙铁头不带电，不带感应电，可焊CMOS集成电路，因烙铁头和变压器次级线圈是封闭的环路，只有几伏的电压，对外是不带电的，初级和次级之间是完全隔离的，其内部靠磁场来转换能量。

(六)变频控制盒超微型，具有几乎不占用工作台上的空间、又控温、调温和数显，功能很多、可以完全取代电焊台的优点。

(七)可在85V-250V下工作，变频电路能很方便地适应各国的不同电源电压。

(八)制造成本较低。

(九)居里点晶格物理控温传感技术结合变频电路控温，比现有的一般控温电路更可靠，如同晶体振荡器一样，更长期稳定，不易老化，控温的值20年都不会逃掉。

附图说明：图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的电路方框图。图3是本发明的变频调温功率关系示意图。

                         具体实施方式

参阅图1中，本发明的电烙铁主要由烙铁头1，手柄2，按钮开关或振动/倾斜/感应传感器3，电源线4，高频变压器5，变频电路盒6，插头7组成。

其电路结构方框图见图2，其中，在烙铁头1和变频盒6之间设有变频调温电感(线圈)8，并在烙铁头1上设有居里点感温合金10和测温电感(线圈)9。

当按下按钮或经传感器3，送来人手信号启动焊接工作时，变频盒6中的变频电路被唤醒，高频变压器5的次级上就有低压大电流送入快速烙铁头1，高频变压器5的初级连接变频电路盒6内的功率变频器输出端，在电路盒6内有高效率的LC谐振功率变频电路，有95％左右的转换效率，工作时半导体/集成电路不用散热片不怕负载短路和开路。

工作时集成电路/半导体电子开关快速循环，轮流导通/截止，LC充电/放电，在高频变压器的次级，输出高频低压大电流能量，而初级则是流过高电压和小电流，110-220V的交流电就这样成了1000Hz-1200KHz的变频调温高频电，并被送到低热惯性的烙铁头部1去发热。

参阅图2，在变频电路的功率输出端到烙铁头1之间的电回路中还串联有调温电感8。

调节微型变频控制盒6上的温度旋钮开关或按钮可设定工作频率，当频率F0升高时，流过调温电感8送到烙铁头1去的电流会变小，功率就会降低，烙铁头1的温度也降低，反之频率降低则会升温，图3中是这种变频调温关系的示意图。

在微型变频控制盒6上还可装显示/指示温度的LED或LCD或OLED的光显示器。

在本专利实施的产品中，还可采用居里点控温传感技术，利用特殊合金在化锡温度300摄氏度左右时磁性突然消失的居里点，能输出变化的“高频率”来变频降温，当烙铁头温度低于300摄氏度时又自动恢复磁性，从而产生正常升温的“低频率”，其特征是在烙铁发热的头部有居里点感温合金和附着在其上的居里点控温电感线圈。

从图3可见，本发明中，由于在电路中串有调温电感8，从而使功率变频的输向烙铁头的电流可随频率的升高(即电感感抗值增加)而减小，如此达到调温的目的。

Claims (10)

1.一种变频式快速电烙铁，包括快速发热的烙铁头、手柄、和串接在连接手柄和交直流电源插头之间的电源线中的微型变频控制盒，其特征是：变频盒中装有用集成电路芯片或半导体制成的带调温功能的功率变频电路，并且在变频电路的功率输出端到烙铁头之间的电回路中含有变频调温电感和非晶态纳米磁合金控温器。

2.根据权利要求1所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，所说的变频调温电感设在变频电路的功率输出端到烙铁头之间的电回路中。

3.根据权利1要求所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，所说的集成电路芯片或半导体制成的功率变频电路，其变频范围为1000HZ-1200KHZ，功率在5W-500W之间，其在线路中的位置包括安放在插头中或手柄中或在电线线路中的任意点位置。

4.根据权利1要求所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，还在烙铁头上设有居里点控温的非晶态磁合金和与其成配套联结的测温电感。

5.根据权利1要求所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，所说的电源线回路中含有的微型变频控制盒，其尺寸为小于30高×60宽×150长mm但大于8高×10宽×30长mm的长方形、腰圆棒形、椭圆盒形/棒形和小于∮80直径×50高mm但大于∮20直径×8高mm的扁圆形和小于∮80直径×150长但大于∮8直径×30长mm的圆柱形/半圆柱形。

6.所根据权利要求1所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，所说的电线回路中含有的微型变频控制盒，其上设有用来调节温度的电位器/开关旋钮或按钮。

7.根据权利要求1所说的变频节能式高频电烙铁，其特征在于，所说的电源线回路中含有的微型变频控制盒，其上设有用来显示/指示温度的LED或LCD或OLED的光点/数字显示器。

8.根据权利要求1所说的变频式快速电烙铁，其特征在于，所说的变频式快速电烙铁中，设有快速发热的烙铁头，其工作电压为1V-36V，并且在其金属烙铁头的传热部分被设计成很小的体积或者很短的长度，其长度尺寸为3mm-18mm，直径在2mm-8mm之间。

9.根据权利要求1所说的变频式快速电烙铁，其特征在于.所说的变频式快速电烙铁的手柄上，还设有手动发热按钮或振动/倾斜/感应传感器，当人手拿起电烙铁时能自动发热升温。

10.在根据权利要求1所说的变频式快速电烙铁，其特征在于手柄上还有给烙铁头焊接处照明用的微小灯泡或LED灯。

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