便携式开源T12电烙铁电路方案分析

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在开源链接中包含电路原理图，PCB，源码。感兴趣的朋友可以去github链接去下载，或者本公众号后台回复获取：开源电烙铁本篇推文主要分析其电路方案，这款开源电烙铁采用的是目前主流的PD诱骗方案，即其从PDC快充充电器取电，这样就可以省去供电AC转DC这一块，直接供电采取Typec就可以了。可以看到，从Typec诱骗取电，然后通过一个Buck降压为3.9V，然后再通过LDO转化为3.3V给单片机以及后级的显示等外设供电。
然后显示采用一个0.87inch的I2C的显示屏与单片机通讯。
然后采用一颗三轴的加速度传感器作为休眠及使用检测，型号为意法半导体的LIS30H。即如果长时间电烙铁处于静止状态那就停止电烙铁的加热。如果从静止到运动，那就开始加热。

MCU选择的是意法半导体的STM32F4。
电源PD诱骗芯片采用的是安森美的FUSB302BMPX。价格也很便宜，大概四块钱一片，感觉还是很合适的。这个芯片也是I2C通讯协议控制。


然后是电烙铁的控制部分，大概分为以下几个部分，分别是功率检测部分，温度检测部分，以及加热控制部分。大致的电路如下所示：
然后比较有意思的是这个T12电烙铁的结构，最开始我也没搞懂T12电烙铁的测温逻辑，后面我看了一些讲解视频才知道这个T12电烙铁头内部集成了热电偶，并且是复用的那种（电热丝和热电偶是串联在一起），即加热又测温（两者不可同时进行），加热时不温度检测，温度检测时不加热。下图是T12电烙铁头的内部结构。


功率检测部分功率检测部分采用了INA226作为功率检测，INA226是一个16bit的ADC芯片，可以检测母线电压以及电流。其也是I2C通讯协议通讯。价格也大概是4元左右。

加热控制部分看加热这一部分，采用了一个NPN的三极管控制一组背靠背的PMOS给T12电烙铁加热，加热采用PWM控制。比较有意思的是这个C17的隔直电容的控制部分，猜测是防止单片机死机或者跑飞后失去控制。有PWM则电烙铁加热，无PWM则电烙铁停止加热；单片机跑飞这个管脚如果是高/低均无法加热，这样更安全一些。
下图是一个简单的仿真，对这个隔直电容部分的仿真：

温度检测部分在之前的T12烙铁头的内部图可以看到，热电偶和加热丝是串联关系，当温度检测时，只需要停止加热，那么就可以通过运放放大后的热电势去计算温度。
烙铁头并联的肖特基二极管D9可能是为了泄放反生电动势？这一点不确定。另外R42的100k的电阻一定不能减小，这个在电烙铁加热时，电烙铁正端的电压会直接应力到运放的同相输入端，下图是运放SGM8551的手册。
然后热电偶还有一个冷端补偿，所以还有一个芯片MCP9700作为冷端的温度检测。

最终的冷端补偿到热电偶温度的计算过程大致如下：
总结至此为止，这个开源电烙铁的分析就结束了。这个设计还是很有意思，很多地方值得学习和借鉴，然后这个PCB是KICAD画的，原理图我并没有找到源文件（只有一张图片，本文也都是从图片截取的）。.