FWXK T12电烙铁套件 | 电源板用料分析、原理讲解及效率测试

alszy · 发表于 2023-4-30 01:36:40

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本帖最后由 alszy 于 2023-4-30 16:18 编辑

tb购买的T12烙铁套件，先上个成品图，长宽只比手机大一些，非常便携。
本帖子主要介绍电源板的做工用料，效率测试及改28V输出电压的可行性。

套件带有外壳、电源板、主控板及手柄等，组装时只需自己焊几根电源线即可。
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电源板的正面，默认输出电压是24V，给T12供电时的电流约3A，即输出功率为72W。

电源板的背面。

AC220V输入端首先经过一个3A的保险丝。

经过保险丝之后，有0.1uF的安规电容进行滤波。

共模电感，用于滤掉干扰。

型号为KBP310的1kV 3A整流桥，可以将AC220V整流成约310V的电压。

整流桥的输出端串联5Ω的NTC热敏电阻，用于减小电容充电时的尖峰电流，防止电源插头插上时出现火花。
电源正常工作时NTC发热，使得自身电阻减小，以减小功率损耗。

电源原来的电容是400V/82uF，自己换成了400V/120uF的规格。

型号为CR6842的PWM反激控制芯片，左侧是芯片的VCC供电滤波电容。

CR6842的芯片管脚介绍及应用电路如下图：
QQ截图20230430160757.jpg

型号为FQF10N65的主开关管，耐压为650V，导通电阻<0.68Ω.

FQF10N65的主要参数如下图：
QQ截图20230430160923.jpg

串联在主开关管S极的0.22Ω电流采样电阻

RS1M二极管、100kΩ电阻和涤纶电容共同组成了RCD吸收电路，用于吸收主开关管D极上的尖峰电压，防止尖峰电源过高击穿主开关管。
关于开关电源RCD吸收电路，可参考网上的资料https://zhuanlan.zhihu.com/p/507176425

型号为JN222M的2.2nF Y电容，Y电容可为一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径。

标记为006724 24V的开关变压器。
14.1.jpg

开关变压器二次侧采用三线并绕。
14.2.jpg

型号为PC817的光耦

TL431（丝印AWW 55）及输出电压取样电阻。
将R18更换成23.2kΩ的电阻，即可将输出电压从默认的24V修改为28V，可以加快T12的加热速度。

标记为MBR20200CT的肖特基二极管，用于输出整流。

和输出整流管并联的RC吸收电路，可以吸收整流管两端的反向电压尖峰，防止电压尖峰超过肖特基二极管的耐压，而导致二极管击穿。

自己更换的220uF 50V固态电容，型号为8221LFM0812H2RR00O

输出端串联的电感，和两个输出电容共同组成π型滤波电路。
关于π型滤波电路的原理，可参考网上的资料https://cn.bing.com/search?q=%CF ... 2%E7%94%B5%E8%B7%AF

准备测量开关电源的效率，为了便于测量输入功率，采用远方GK交流变频稳压电源来供电。

输出端使用Chroma 63102A电子负载来带载。

使用是德34460A数字万用表来测量输出电压。

带载28W~98W，分别记录了输入输出参数，计算出的效率如下图。
峰值效率约88.6%，带载98W之后效率没有明显降低，说明电源可以短时间安全工作在98W输出功率。
QQ图片20230430005215.png

72W功率带载5分钟，测到输入端的NTC温度最高，为146℃.
72W 5min.jpg

98W功率带载30秒，输入端的NTC温度迅速升高，为144℃.
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98W功率带载5分钟，输入端的NTC温度继续升高到172℃.
在大功率的电源中，通常使用继电器来短接NTC，这样可以避免NTC发热，同时提高开关电源的效率。
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98W功率带载5分钟，主开关管温度为55℃.
98W 5min 1.jpg

98W功率带载5分钟，开关管变压器温度为70℃.
98W 5min 2.jpg

98W功率带载5分钟，输出整流管温度为71℃.
98W 5min 3.jpg

带载5分钟，输出端1kΩ假负载的温度为68℃.
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由于T12烙铁不会一直持续以98W功率加热，因此开关电源发热量的影响不大。
本次DIY将开关电源的输出电压从24V提升到了28V，T12上的加热功率为(U^2)/R = (28V^2)/8 = 98W，可实现5秒迅速加热到350℃，使用体验很好。

通过视频截图，来看看加热所需的时间。开机后T12温度为37℃，开始计时。
QQ截图20230430010300.jpg