原厂白光（HAKKO）936焊台电路原理分析

jf201006

偶然看到网上的HAKKO 936说明书，其中温度采样比较特别，故有此帖，纯属无实物表演。

本帖内容：
一、电源部分
二、温度设定部分
三、实际温度的采样
四、实际温度的变换
五、滞回比较及控制输出
六、可控硅导通七、控制过程
八、各版本说明九、原理全图
十、国内仿制电路  

以下电路根据原厂说明书中的电路进行分析


其核心是使用了uPC324运放进行温度采样、温度设定和uPC1701C进行实际温度和设定温度比较、驱动双向可控硅开或关。

一、电源部分


是一个半波整流电路，将输入的24V交流电整流后得到直流，并通过三个稳压二极管得到+5.1V、-5.1V和+8.1V的直流电。并使用一个运放组成的电流跟随产生5.1V的基准电压，供整个电路的参考使用。


二、温度设定部分


电阻分压网络将调温设定旋钮的目标温度转换成温度设定值，输出电压也经过一个电路跟随器输入到滞回比较器。当PVR1滑动到最上端时，运放的5脚接到5.1V基准电压；当PVR1滑动到最下端时，运放的5脚得到基准电压在R12上与R11的分压值：5.1V*R12/(R11+R12),计算约为2.139V。所以温度设定的窗口电压为2.139V→5.1V。电阻分压网络等效图：


计算过程及输出电压曲线图：



三、实际温度的采样


加热芯内采用PT50的热电阻作为温度传感，接入运放组成的反相比例放大器的反馈回路，将电阻值的变化转为电压值的变化。反相放大器输出Vo=-(RT//R5)/(R8+VR2)*5.1V。设发热芯恒温范围为200℃→480℃，查表可知RT的范围约为88Ω→137Ω，当RT＝88Ω时，RT//R5＝80.82Ω；当RT＝137Ω时，RT//R5＝120.61Ω；运放反馈的变化为80.82Ω→120.61Ω。当校准电位器滑动到最上端时，VR2=0，运放输出电压为：低温RT=88Ω时，Vo=-(RT//R5)/(R8+VR2)*5.1V=-80.88/390*5.1=-1.056V；高温RT=122.8Ω时，Vo=-(RT//R5)/(R8+VR2)*5.1V=-122.8/390*5.1=-1.577V。即，当校准电位器VR2=0时，热电阻转为电压的范围为-1.577V→-1.056V。


当校准电位器滑动到最下端时，VR2=500Ω，运放输出电压为：低温RT=88Ω时，Vo=-(RT//R5)/(R8+VR2)*5.1V=-80.88/389*5.1=-0.463V；高温RT=122.8Ω时，Vo=-(RT//R5)/(R8+VR2)*5.1V=-122.8/390*5.1=-0.691。即，当校准电位器VR2=500Ω时，热电阻转为电压的范围为-0.691V→-0.463V。 可见，热电阻转为电压值是大范围在-1.577V→-0.463V，温度越高电压越低（负）。


四、实际温度的变换



这个反相放大器实际上是个精密整流电路，只放大负电压。由于加入了基准电压，使得放大电路有了一个转折点，其电压为：-R7/R9*Vref=-5.1/66.5*5.1=-0.391V。就是说，对于低于-0.391V的电压有放大的，对于高于这个转折电平点的电压输出为“零”。反相放的倍数为：-R6/R7=-27/5.1=-5.29前面热电阻值转为电压值的范围为-1.6V→-0.463V，在转折电平之下，都能进行反相放大，运放的输出值为-R6/R7(Vi+R7/R9*Vref)，当电压值为-0.463V时，运放的输出值为：-R6/R7(Vi+R7/R9*Vref)=-5.29(-0.463+0.391)=0.38V当电压值为-1.577V时，运放的输出值为：-R6/R7(Vi+R7/R9*Vref)=-5.29(-1.577+0.391)=6.274V此时，可用反相加法的方法进行计算：当基准电压为5.1V时，反相放大后的电压值为：-R6/R9*Vref=-27/66.5*5.1=-2.071V，当电压值为-1.577V时，反相放大后的温度电压值为：-R6/R7*Vi＝-5.29*(-1.577)=8.342，运放的输出值为：8.342+(-2.071)=6.271V。最终，实际温度转换为的电压值窗口为：0.38V→6.271V。可见，实际温度的电压值窗口大于温度设定电压的窗口，通过调整VR2可以两个窗口基本吻合。


五、滞回比较及控制输出

uPC1701C是一个专门控制可控硅的集成电路，内部有两大部分功能，一是运算放大，二是同步输出脉冲。如下图：有稳压、欠压检测、比较放大、同步检波、脉冲产生、逻辑运算、脉冲放大及基准电压产生几个模块。


管脚：1脚为基准电压输出（3.7~4.2V）；2脚为比较放大器的输出端；3脚为比较放大器的反相输入端；4脚为比较放大器的同相输入端；5脚为电源输入端（-8V）；6脚为脉冲输出端；7脚为接地；8脚为同步信号输入端。工作电流40mA;同步信号电流5mA。电路中，温度设定（参考）值送入到运放的反相端3脚，实际温度值送入同相端4脚，输出端2脚通过反馈电阻连接同相端，接成正反馈，形成一个同相滞回比较器。


其中，设定温度值输入到2脚，实际温度值输入到4脚，就相当于一个有参考电压的滞回比较器。


上图中，当Ui>高门限电压（Rf/(Rf+R2)*Ur+R2/(Rf+R2)*Vcc）时，输出Uo为低电平（-Vcc）;当Ui<低门限电压（Rf/(Rf+R2)*Ur+R2/(Rf+R2)*(-Vcc)）时，输出Uo为高电平（Vcc）。U4的8脚是交流市电的采样端，内部对其整形后，形成脉冲信号，该信号受控于2脚，2脚的电平取反后与脉冲信号相“与”后，经放大后从6脚输出。2脚的电平相当与一个开关，高电平时，锁住同步脉冲；低电平时，6脚输出同步脉冲。


六、可控硅导通

电路中使用了双向可控硅，双向可控硅是两个方向都可以导通的，所以有时候不区分阳极和阴极，以命名为第一阳极T1、第二阳极T2，另一个是脚是控制极G，只要在G极注入正向电压就可以让T1和T2极导通了，只要T1、T2有电压，G极去掉电压仍然维持导通状态，当T1、T2没有电压时，双向可控硅关断，非常适用于交流电工作的器件的控制。双向可控硅正反两个方向都能导通，G极加正负信号都能触发，因此有四种触发方式：
（1）第一象限触发方式：T1为正，T2为负；G为正，为正触发。
（2）第二象限触发方式：T1为正，T2为负；G为负，为负触发。
（3）第三象限触发方式：T1为负，T2为正；G为正，为正触发。
（4）第四象限触发方式：T1为负，T2为正；G为负，为负触发。在交流电工作的器件的控制中，采用用脉冲触发，则正负半周都需要一个触发脉冲的，所以需要与交流电同步的脉冲进行触发。


七、控制过程

A)当实际温度低于设定温度时：PVR1设定一个温度值，IC2B后输出一个电压值，送入到U4的3脚，作为参考电压；实际温度经IC2D采样、IC2A放大，得到一个低于温度设定值的电压值，送入到U4的4脚。U4的2脚输出低电平，同时在侧部打开同步脉冲，6脚输出同步脉冲，可控硅导通，发热芯加热。B)当实际温度低于设定温度时：PVR1设定一个温度值，IC2B后输出一个电压值，送入到U4的3脚，作为参考电压；实际温度经IC2D采样、IC2A放大，得到一个高于温度设定值的电压值，送入到U4的4脚。U4的2脚输出高电平，同时在侧部锁住同步脉冲，6脚无同步脉冲输出，可控硅截止，发热不芯加热。


八、各版本说明

网上有几个不同版本的936原厂电路图，但大致原理都是一样，差别有：


其它原理图：






TOM Hammond 整理的HAKKO 936 V1.7的原理图中，由于电阻分压网络中的R16使用了1.2K电阻，所以出现了温度设定的非线性。图中的ZD2也画反了。



九、其它

关于发热芯，多使用A1321，安泰信936系列中936b使用了A1321，其它使用的是两线发热芯。A1321 发热电阻4欧姆；传感电阻值43-58欧姆，热电阻传感。A1322 发热电阻16欧姆；传感电阻值2-2.5欧姆，热电偶。


A1321发热芯的热电阻的分度与PT50相近，可参考：


原理全图如下：


通过理论计算，三个电位器调整如下：（红色）



十、国内仿制电路

手上没有实物，根据X宝上的电路板抄图如下：



原理：为分析方便，交流24V电源经半波整流后，通过两个稳压管稳压，中间点记为“零”电平。运放使用双电源供电，使用一个运放进行温度采样并反相放大，使用另一个运放作温度设定比较。PNP三极管完交流同步驱动。与“白光FX-888焊台电路分析”中的运放U1.3和U1.2类似。参见帖子：马来西亚产HAKKO FX-888焊台拆解并分析电路原理。https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=376731

谢谢观赏！！祝坛友们天天快乐！！

wfzdm

不明觉厉

qrut

非常详细点帖子，前排支持～

lwm6x

谢谢分享，学习了



（117楼更新仿真电路图）

moontree

很不错的资料，收藏备用。

yongshuo

不错不错，有理有据

wyn20007

很不错的资料，收藏备用。

wlhcq

谢谢楼主的详细讲解，图文并茂！

aygcmy

分析的图文并茂，原装是热电阻，现在市场上大部分是热电偶，现在要是有人分析一下高频烙铁的原理就好了

ljlun

佩服！从说明书就可以推导出电路

可靠胡

很不错的资料，图文并茂

egardener

资料不错收藏备用。

chyutong

图文并茂，非常详细！感谢分享

msi12

十分感谢楼主的分享，非常详细的电路原理分析，学到了很多电路设计的技巧

smg小沈

原理级别 服

sumandigit

谢谢分享，分析的很详细

天天好身体

自己做了一个936也没研究过电路图原理

snowrose2000

没见过原厂白光936焊台的路过。。。

wywa123

无实物表演，感谢分析~

panmouse

电烙铁还是低压大功率的耐用！220V的电烙铁经常使用一段时间，烙铁芯发热丝就会烧断！