DIY自制Metcal射频焊台

龙猫太子

        兴起这个念头是自己买的山寨快克高频焊台不太好用了，焊接大焊点特别是接地的时候回温过慢。后来搜索DIY焊台的时候偶然发现了一个帖子:https://habr.com/en/articles/451246/，这个帖子里面详细描述了自制焊台的步骤。经过一番搜索发现这玩意使用的是13.56MHz的射频电源，原厂的一个大几千，买不起，根本买不起。这个过程也相当坎坷，疫情期间画了两个版本的PCB，由于当时器件奇缺，并且制版有问题导致这个焊台难产了将近三四年，最近终于有空来捣鼓一下了，重新选件和制版，目前已经去制版了，先欣赏一下3D版图:

焊台使用Type-C接口诱骗供电，因为现在最新的PD3.1已经支持最高48V  200W的大功率了，虽然用不到这么大但是笔记本电脑的Type-C的电源170W还是有的。(P.S.之前焊台一直没有下文也是之前的时候根本买不到这么大功率的Type-C电源适配器和诱骗芯片)。采用两级电源，第一级来自于Type-C诱骗，并且是自动升降压稳定在36V，可以兼容各种功率和输出电压的Type-C接口，甚至充电宝也可以，提高便携性。后级的是给射频电源降压供电，这一级就很简单了。并且还有一个宽压辅助电源给单片机控制和屏幕供电，不受诱骗影响，独立于功率电源。


等待PCB制版回来后续。。。。。。。。。

infozx

infozx 发表于 2025-9-17 11:53
上半部分ACDC隔离供电，好像是反激但看芯片又不是反激，哟不是llc，左侧中间辅助电源供电。

TPS54560做b ...

仔细看了下，这里TPS54560是有功率反馈功能的，

RF功放末级电流通过T2变压器蒸馏采集回来，经过R3，送到buck的fb反馈回路，用来控制恒功率。同时VR3也可以调节buck电压，也即总的输出功率。

Q3给单片机的，仅仅是功率采集，单片机并没做控制。

infozx

ACDC就是LLC， TPS560做buck并不受单片机控制，单纯22v恒压输出，单片机的PA0电流采样，PA1电压采样，

infozx

创意工坊 发表于 2025-9-5 09:40
搬移个原理图，看不太懂。

上半部分ACDC隔离供电，好像是反激但看芯片又不是反激，哟不是llc，左侧中间辅助电源供电。

TPS54560做buck级还有电流检测，可能是为了控制温度做的为后级精准的功率控制和电流控制。

主控STM32F030的PA10脚出了个MHz级的时钟信号，从内部时钟分频来的，可以得到任意频率。可能是13.56M，也有可能是更低的基频频率，因为后记RF电路可以放大倍频。

这个基频通过maxim的MOSFET driver驱动器直接驱动mos管，实现第一级功率级。

后面纯粹就是RF放大部分了，一级推一级，最后RF末端有个功率检测反馈Q3过来的，送给了mcu的PA9应该是AD采样入口，功率反馈。

infozx

laotuwsh 发表于 2025-9-4 22:28
不是高频焊台吗？我一直以为是高频焊台。

传统的高频焊台才几百k频率驱动涡流加热，

13M这已经属于超高频焊台了

龙猫太子

sccz123 发表于 2025-9-11 08:34
纯小白哈，请问下楼主，这玩意是不是没有其他焊台那样的温控按钮或旋钮？那么怎么控温的呢？想了解下 ...

温度是自动控制的，达到烙铁头的固定温度以后就降低输出功率，反之就增加功率，所以这个如果需要不同的最高温度需要换不同的头子

sccz123

纯小白哈，请问下楼主，这玩意是不是没有其他焊台那样的温控按钮或旋钮？那么怎么控温的呢？想了解下

龙猫太子

Google Earth 发表于 2025-9-8 15:18
射频功放效率都很低，再用射频去加热，效率再打折扣，这个烙铁效率能有30%吗 ...

要说效率E类功放效率可真不低，不过射频到热量这个效率就没有具体数值了。

kindzhon

INA138芯片功能与PA0/PA1信号分析
根据提供的Habr网页内容，我可以明确回答您的问题：

INA138是什么IC？作用是什么？
INA138是Burr-Brown公司设计的专用电流检测芯片（文中提到"a design of Burr-Brown in its glorious days"）。它的主要作用是：

实现电平转换(level shifting)的电流检测功能
避免破坏接地回路（"To avoid breaking the ground circuit"）
具体应用：将电流检测电阻连接到正极线(positive wire)，通过INA138进行信号处理
文中明确描述："To avoid breaking the ground circuit, we'll attach the current sensing resistor to the positive wire and implement level shifting using the special-purpose INA138 chip, a design of Burr-Brown in its glorious days."

在该电路中，INA138用于测量高频(HF)发生器输出级的电流，配合电流检测电阻工作，将电流信号转换为微控制器可以读取的电压信号。

PA0和PA1输出的是什么信号？
根据网页内容，PA0和PA1实际上是STM32F030微控制器的ADC(模数转换器)输入引脚，它们接收而非"输出"信号：

PA0：接收HF发生器输出级的供电电压信号
"One of the inputs of the A/D converter will measure the supply voltage of the output stage in the HF generator"
PA1：接收通过INA138转换后的电流信号
"the other input will measure the current" (通过INA138实现)
微控制器的工作流程是：

每300ms，主循环从这两个ADC通道读取数据
将电压值和电流值相乘，计算出功率
将功率值发送到OLED显示屏显示
文中描述："At the tick of the system timer, once in 300ms, the main loop reads data from the two channels of the A/D converter, multiplies them and sends to the display as the power reading."
这种设计使设备能够实时监测并显示高频焊接站的输出功率，是整个系统监控功能的核心部分。

黑背

支持楼主diy射频洛铁。。。

kindzhon

创意工坊 发表于 2025-9-5 09:40
搬移个原理图，看不太懂。

该电路图是一个多路电源转换与控制系统，主要功能包括AC-DC转换、多路DC-DC降压、微控制器控制及保护机制。以下是详细分析：

1. 主电源部分（AC-DC转换）
输入：220V交流电经保险丝F1（2A）后，通过X电容C8/C9（0.22μF）抑制共模干扰，再经整流桥J1（JNR10S100L）整流为约300V直流（C5/C6储能电容平滑）。
功能：为后续电路提供高压直流母线（+300V）。
2. 辅助电源部分
2.1 +22V电源（U1/LTC1871B为核心）
拓扑：电流模式PWM控制器U1（LTC1871B）驱动MOS管T1（IRF840），通过电感L1（IHLP2525CZ）、二极管D7（MBR140）和电容C17（100μF）构成降压（Buck）电路。
输出：将300V降至+22V，为其他模块供电。
2.2 +5V/3.3V电源（U2/TPS54560为核心）
拓扑：同步降压控制器U2（TPS54560）驱动上管MOS（未标号）和下管MOS（INA138），通过电感L2（SL1016T）和电容C25/C26生成稳定电压。
输出：从+22V降至+5V（C25）和+3.3V（C26），供微控制器等低压器件使用。
2.3 +12V辅助电源（U5/LNK304DN为核心）
拓扑：集成电源芯片U5（LNK304DN）内部包含PWM控制器和功率MOS，通过变压器（未标号）隔离降压。
输出：从300V生成+12V（C33/C34），为系统提供辅助电源。
3. 微控制器控制部分（STM32F030F4P6）
核心功能：
时钟与复位：晶振XTAL1（27.12MHz）提供时钟，复位电路（C41/R34/D13）确保稳定启动。
电源管理：VDD（3.3V）和VSS接地，PA/PB引脚用于GPIO控制。
LCD显示：通过HD44780驱动LCD模块，显示系统状态（如电压、电流）。
RF通信：J2接口连接射频模块（如蓝牙/Wi-Fi），实现远程控制或数据传输。
4. 电流检测与保护
电流检测：MAX17502（U9）作为高边电流检测放大器，监测负载电流（通过电阻R36/R39分压），反馈至微控制器。
过压保护：TVS二极管（如D10/MBR140、D11/MBR140）抑制瞬态电压，稳压二极管（如D2/BZX55C22）限制节点电压。
热保护：未明确标注温度传感器，但可通过微控制器间接监控功耗元件（如MOS管）温度。
5. 特殊功能模块
逆变器/驱动电路：MAX17502配合MOS管（Q1/IRF510）和电感L8（180nH）可能构成方波发生器，用于驱动电机或变压器。
射频前端：J2接口连接射频模块，需匹配网络（L10/T130-6 540nH、C57/C58）优化信号质量。
6. 总结
该电路是一个多路输出电源系统，结合数字控制与模拟电源管理，适用于需要高可靠性、多电压输出的场景（如工业设备、智能家居或电动工具）。其设计特点包括：

隔离与非隔离电源结合：主电源与辅助电源隔离，提高安全性。
数字化监控：通过STM32实时调整输出参数，增强灵活性。
全面保护机制：涵盖过压、过流及热保护，确保系统稳定性。
若需进一步优化，可关注电源效率（如选用GaN器件）、EMI抑制（增加磁环）及散热设计（如加装散热片）。

Google Earth

2n3055 发表于 2025-9-5 12:17
查了下这个焊台的数据，归根结底就是要做一个80W输出，13.56MHz的射频功放。
鉴于负载非常稳定，E类是应该 ...

射频功放效率都很低，再用射频去加热，效率再打折扣，这个烙铁效率能有30%吗

龙猫太子

28506 发表于 2025-9-6 16:11
我用奥科MX-500有十多年了，现在这个主机不贵啊，主要是手柄很贵，发热芯闲鱼有很多二手原装头可买，不要买 ...

我买了一些5和6的，那个40W的恒流老款的便宜一些，但是也得二手。新款的80W相当贵

28506

我用奥科MX-500有十多年了，现在这个主机不贵啊，主要是手柄很贵，发热芯闲鱼有很多二手原装头可买，不要买穿孔的，8系列的温度太高不要买。

sun5320

难产了将近三四年

xoanon

感谢楼主分享，围观后续

龙猫太子

ttsxz 发表于 2025-9-5 07:47
13.56MHz的射频电源使用的电容要求一定高吧，楼主是否能公开一下主要零部件的数据？

...

电容就普通C0G电容，这玩意到处都是。直插电容用的是国产固态电容，也很便宜。

龙猫太子

2n3055 发表于 2025-9-5 12:17
查了下这个焊台的数据，归根结底就是要做一个80W输出，13.56MHz的射频功放。
鉴于负载非常稳定，E类是应该 ...

其实还好，这玩意不看线性度，比通信用的那种要求低多了。而且也不怕信号反射，只要能稳定工作就可以了。

龙猫太子

mdmo 发表于 2025-9-5 12:51
日常焊点, 3毫米刀头, 300度就挺丝滑的, 如果使用5毫米以上的刀头, 导热速度更快, 270度就行. 温度低,助 ...

确实是这样，可能是我之前那个山寨焊台太不好用了。虽然是高频的但是性能一般。这也是我做这个焊台的原因。

lishibai

记得我好像还有一个这个烙铁头

mdmo

龙猫太子 发表于 2025-9-5 10:32
按说温度问题不大。最低的是302度的，因为我用普通焊台也是295度的时间居多，大焊点就更高了。 ...

日常焊点, 3毫米刀头, 300度就挺丝滑的, 如果使用5毫米以上的刀头, 导热速度更快, 270度就行. 温度低,助焊剂挥发的慢, 焊接体验更好.
我感觉就是发热体和头子之间的导热系数, 头子和焊接点之间的导热系数, 这些对体验的影响更明显, 性能好的烙铁, 不需要大功率, 也不需要高温度.  居里温度原理, 发热和恒温不需要外部处理, 应该是最优解了.
热魔的头子都是三百度以上的, 感觉专门用于无铅焊锡的吧.