恒温电烙铁拆解,撩开高温陶瓷发热芯的面纱

  陶瓷恒温电烙铁,一般是指发热芯采用MCH(高温共烧陶瓷发热片)的电烙铁。MCH是Metal Ceramics Heater “金属陶瓷发热器”的英文缩写。

  MCH是将材料为钨、钼、钼、锰等高熔点金属发热电阻浆料按照发热电路规划的要求印刷于92~96%的氧化铝流延陶瓷生坯上,用4~8%的烧结助剂多层叠合,在1500~1600℃下高温下共烧成一体,从而具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点,而且不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质,符合欧盟RoHS等环保要求。是继合金电热丝、PTC加热元件之后的又一个换代产品。

一、外观

  莱纳RE-922型,40W/220V,耐高温硅胶电线:

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恒温电烙铁

  三芯电源线及插头,接地防静电,质量比较好:

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恒温电烙铁

二、拆解

  卸下烙铁头:

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恒温电烙铁

  抽出烙铁发热芯及电路板:

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恒温电烙铁拆解

  电路板上,在电路中串联了一只M7贴片整流二极管(1A/1000V),空位是LED指示灯元件,没有安装运用:

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恒温电烙铁拆解

背面:

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  测量发热芯冷态电阻(环境温度12.8℃),449.6Ω

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  绘出烙铁电路图,非常简单:

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  下面看看陶瓷发热芯的结构,这是一根备用发热芯(特别提醒:上面标示220V,决不能直接接入220V电路,必须串联一只二极管后接入。后面有原因分析):

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  发热芯外径3.8mm,适合多种内热式电烙铁。外层封装陶瓷有一凹槽,估计其作用是利于制造工艺烧结和消除工作热应力:

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  根部的接线端,比较牢固:

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  用狭缝强光照射,进行观看(请无视表面那个黑斑,它是商家分别发热芯功率用的色标):

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  根据光照观看情况,绘出发热芯内部的发热电阻结构(见下图)。电极附近是辅助印刷电阻,采用并联,发热量低;前端是工作头印刷电阻,密集串联,发热量高。从发热原理看,MCH的印刷电阻为金属钨导电发热,而金属钨的电热转换效率是公认很高的,因而,MCH为纯阻性发热元件。因发热芯印刷电阻在发热过程中随着温度不断的升高,电阻温度系数不断变化(电阻值增高),功率下降,故可以在一定范围内维持温度。

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  发热芯横断面的情况:

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三、工作情况

  1、电功率及温度情况

  环境温度14.0℃

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  烙铁头温度403.8℃,化锡比较快:

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  刚通电时,电功率约50W,随着温度升高,发热电阻值增大,功率逐步降低,1.5分钟后约为20W,热效率比较高,见下图:

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恒温电烙铁拆解

  2、温区分布

  给烙铁通电待热稳定后,烙铁头部温度高,手柄固定螺母处温度30℃左右,长期工作没有问题。

四、元件释义

1、关于陶瓷发热芯适用电压规格

  商家标示电烙铁功率40W,根据实测,发热芯电阻值约449.6欧姆,那么加载在发热芯两端的工作电压约为134V。如果将发热芯电极直接接220V,那么发热功率为P=IV=V*V/R=220*220/449.6=107.65(W),显然,发热芯将被烧毁。可见,此发热芯是国外110V标准(商家在销售时,说是进口发热芯,有的有日文字母),极有可能是日本产品。

2、关于串联贴片二极管M7的作用

  在TB许多商家的产品宣传中,对M7的解释花样百出,一说是“电子恒温芯片”,一说是“稳压二极管控温”,还有含含糊糊的说法。根据上面(1.)的分析,陶瓷发热芯适用电压规格为110V,就好理解M7的作用了,实质是半波整流降压。所以,现在进口日本的电烙铁陶瓷发热芯(或国内仿制产品)在我国内运用时,必须串联一只适当的二极管,才能确保安全工作(除非是220V规格,才可以直接运用)。

五、结束语

  陶瓷发热片(MCH)作为一种新型产品,运用很广。但在电烙铁发热芯片上的运用,现在以进口陶瓷发热芯较多,质量也比较好。

  经测验,该烙铁发热快,电热转换效率高,烧结印刷电阻很耐用。但恒温情况差强人意,实质是定温电烙铁,由于采用陶瓷烧结印刷电阻,热补偿较快而已,适合普通运用,也可以运用可控硅调压降温运用。要求比较高的场合,还是另选调温控制焊台,或选用带热电偶传感器的陶瓷发热芯调温电烙铁。

  特别提醒:DIY时,要注意陶瓷发热芯的电源电压规格,现在以110V居多,必须串联一只二极管后运用。如果陶瓷发热芯确实是220V规格,才能直接接入市电工作。

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