DIY移动电容点焊机

1、叮叮小文库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，在业余时间内动 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

2、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内，这 样方便携带，移动性更强。因业余条件下点焊量不

3、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串锂电池组电压范围12.8-16.8V，因降压电路采用了 DC-DC 电路，实际供电范围可以高到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，充电电压范围在 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

4、）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

5、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，内部空间刚好。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内，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

6、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

7、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

8、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范围的数字电压表头，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

9、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内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

10、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 降低内阻，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6叮叮小文库

11、专用点焊机电容性能虽好，但价格较高，不符合DIY俭省节约的精神，当然土豪例外。2场效应管个数不能太少。因电容点焊机点焊电压高于变压器式的，且内阻较低，点焊 时瞬间电流很大，估计要达到几千A，要求场效应管的电流通过能力要足够强。因单只场效应管电流不够，需要多只并 联，个数不能太少。我参照其他朋友的成功案例，采用了 20 只IRF3713并联，仅在刚开始点焊测试时击穿过一只（买的 是拆机件，损坏的那只也许本来就是性能不良的），更换后一直使用正常，没有再损坏过管子。有些朋友仅用5只、10只，管子承受的压力大就易损坏。3场效应管并联要考虑到维修是否方便。一般朋友在并联场效应管时，为图省事 常把G、D、

12、S引脚分别直接并在一起，这样的话管子击穿 了就没法在线检测，需逐一焊下才能检测，十分麻烦。管子 一般是过流击穿，击穿后几乎都是G、 D、 S三个引脚之间短路，根据这个现象，我在每个管子的G接一个10欧姆隔离电阻（电阻上再并一个 1N4148，实际是防振电阻），然后 再并在一起，这样就可以在线检测损坏的管子了。用万用表 1欧姆档逐一测试管子 GS间的电阻（栅极对地电阻），如果 测到哪个管子对地的电阻小于10欧姆，那就表明被测的管子击穿了。4.尽量选用低导通电阻的场效应管。因点焊时电流很大，点焊回路中的电阻对点焊影响很大，要求回路 中的电阻尽可能小。在选择场效应管应选低耐压大电流的，低耐压大电流的

13、场效应管其导通电阻较低。有些朋友在选择 时只考虑电流，没有认真考虑导通电阻，误认为耐压高的比 耐压低的耐用，而错误优先选择耐要高的。 点电容点焊机上， 因点焊电压较低（一般不超 10V），点焊时也没有反峰压， 采用耐压30V的管子就够了。另外要选用型号性能一致的管 子并联使用。5.点焊时间对点焊的影响变小。对于变压器点焊机，点焊时间对焊点的影响明显，时间短点不住，长 了焊点氧化变色，太长的话就会烧蚀焊针和焊材。对于电容 点焊机，影响点焊效果的因素主要是电容容量和所充电压高 低，在一个放电时间周期内，前段电流大，后段电流较小， 点焊时间长短对点焊的效果影响就很小了。六、制作后的体会：1.电容点焊机与变压器点焊机相比有以下优点：一是重量轻、便携；二是对电源冲击小，对220V电源要求低；三是焊针、夹具等发热量少，业余条件下可以连续点焊 而手柄不烫手；四是焊点不变色氧化，焊点漂亮。缺点：一 是制作难度高，费时费工；二是成本高，所需材料大多需购 买；三是场效应管易损坏，点焊机没有变压器的皮实。2.电容阵列和MOS阵列是成功与否的关