為變壓器烙鐵DIY一個溫度「穩定器」
作者 : oldking，elektroda.com
可能所有用過變壓器烙鐵的用戶都會注意到，使用這種烙鐵焊接需要經過大量練習，以免因溫度過高而造成損耗。但其問題在於難以控制烙鐵頭的溫度，因此，我決定稍微DIY...
多年來，對於變壓器的烙鐵頭(Soldering tip)缺乏溫度控制，一直令我感到不耐煩。我測試過各種電路、在閘流體上進行調節，甚至以多諧振盪器對烙鐵(Soldering Iron)進行脈衝控制——但都無法成功打造出來，只是在浪費時間。
這些系統無法實現其功能，尤其是在使用三端雙向交流開關(TRIAC)時，結合變壓器的電感以及從正弦波產生方波的系統，並不是個好主意。它看似可行，但變壓器其實是在非常不利的情況下運作。
用「穩定器」(stabilizer)一詞也算是誇大不實，因為這個系統根本就不穩定，而只是「巧妙地」讓烙鐵頭的溫度降低。
注意：不建議沒經驗的人使用這項設計——因為它存在觸電風險，整個系統是在230V電源電壓下運作。進行佈局和測試都要特別小心。
可能所有用過變壓器烙鐵的用戶都會注意到，使用這種烙鐵焊接需要經過大量練習，以免因溫度過高而造成損耗。但其問題在於難以控制烙鐵頭的溫度，而這與烙鐵開啟的時間密切相關。
我決定把它稍微「修理」一下。第一步是檢查變壓器烙鐵在供電電壓降低時的行為。為了先進行測試，我採用一個220V的烙鐵——其實手邊也只有這麼一個。接著再用支援0到250V電壓調節的自耦變壓器進行測試。
首先以每次10V的增量不斷降低電壓，並檢查它是否還能焊接。而當達到170V電壓時，我的烙鐵幾乎就無法再熔化錫了。
大約在200V電壓時，我沒注意到焊接發生任何問題，但在焊接處，即使加熱時間更長，也不至於像在230V時那樣易於造成PCB性能下降。
結論很明顯：將供電電壓降低到200V，好的解決方案會在大約1秒內將烙鐵的電壓從230V自動線性降低到195-200V。為什麼要這樣？其目的在於快速預熱烙鐵頭，然後使其保持其溫度。
為此，我想出了使用可編程的齊納(Zener)二極體，即普遍使用的TL431 IC。這是一款熱穩定性能良好的三端可調分流電壓基準源。根據製造商的應用，該電路可作為齊納二極體使用，但如何使電壓從0V線性增加至30V呢？
因此，我對典型方案進行了一些小改動，以獲得線性電壓變化的效果。
測試版看起來像這樣：
該系統與變壓器初級電路中的烙鐵串聯，可以將供電電壓線性降低約33V (必須為烙鐵選擇此電壓)。
用於設定穩壓的分壓器選擇大約31V的電壓(R3電阻對我來說是71k)，建議嘗試從較低的值開始。31V電壓幾乎是該系統的最大工作電壓。較高的電壓可能會對TL431晶片造成危險——不同製造商列出的最大電壓範圍為30至37V。
電路如何工作呢？請注意C2——電壓上升的速度取決於它。
整流橋整流後的電壓會對電容C1充電，從而使其在1s內的前一部份幾乎發生短路(僅二極體上有電壓損耗)。
電壓開始在C1上累積，從而導致電容器C2同時充電，C2上的充電電流使TL431輸入處形成幾乎等於C1電壓的全部電壓。TL431電路驅動限制C1電壓的電晶體，但電容器C2會繼續充電，一段時間後C2充滿，電路達到平衡，電壓由分壓器R3/R4確定。正如我上面所寫的，它大約是31V。功率電晶體必須擰到一個小散熱器上，大約會有12-15W在上面損耗掉。事實上，烙鐵在操作過程中只要幾秒鐘就會變熱。
該原理圖並顯示系統是否正常運作的診斷細節，也就是一個串聯的16V齊納二極體、一個LED和一個限流電阻。當電壓達到20V左右時LED二極體點亮，表示系統正在運作中。
在製作和測試過程中，可以安全地進行，使用一個20-40V的穩壓電源並串聯一個12V/5W的汽車燈泡就足夠了。這樣就能安全地建立電壓。
整個設置是在插入一個帶有附加插座的電源之後，以一個舊外殼製作的。因此，它是一個獨立的模組，可以根據需要安裝烙鐵。
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編譯：Franklin Zhao
(參考原文：Temperature “stabilizer” for transformer soldering iron，by oldking)
本文原刊登於EDN China網站
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