恒温电烙铁拆解，撩开高温陶瓷发热芯的面纱

　　陶瓷恒温电烙铁，一般是指发热芯采用MCH（高温共烧陶瓷发热片）的电烙铁。MCH是Metal Ceramics Heater “金属陶瓷发热器”的英文缩写。

　　MCH是将材料为钨、钼、钼、锰等高熔点金属发热电阻浆料按照发热电路规划的要求印刷于92～96%的氧化铝流延陶瓷生坯上，用4～8%的烧结助剂多层叠合，在1500～1600℃下高温下共烧成一体，从而具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点，而且不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质，符合欧盟RoHS等环保要求。是继合金电热丝、PTC加热元件之后的又一个换代产品。

一、外观

　　莱纳RE-922型，40W/220V，耐高温硅胶电线：

恒温电烙铁

　　三芯电源线及插头，接地防静电，质量比较好：

恒温电烙铁

二、拆解

　　卸下烙铁头：

恒温电烙铁

　　抽出烙铁发热芯及电路板：

恒温电烙铁拆解

　　电路板上，在电路中串联了一只M7贴片整流二极管（1A/1000V），空位是LED指示灯元件，没有安装运用：

恒温电烙铁拆解

背面：

恒温电烙铁拆解

　　测量发热芯冷态电阻（环境温度12.8℃），449.6Ω

恒温电烙铁拆解

　　绘出烙铁电路图，非常简单：

恒温电烙铁拆解

　　下面看看陶瓷发热芯的结构，这是一根备用发热芯（特别提醒：上面标示220V,决不能直接接入220V电路，必须串联一只二极管后接入。后面有原因分析）：

恒温电烙铁拆解

　　发热芯外径3.8mm，适合多种内热式电烙铁。外层封装陶瓷有一凹槽，估计其作用是利于制造工艺烧结和消除工作热应力：

恒温电烙铁拆解

　　根部的接线端，比较牢固：

恒温电烙铁拆解

　　用狭缝强光照射，进行观看（请无视表面那个黑斑，它是商家分别发热芯功率用的色标）：

恒温电烙铁拆解

恒温电烙铁拆解

恒温电烙铁拆解

恒温电烙铁拆解

　　根据光照观看情况，绘出发热芯内部的发热电阻结构（见下图）。电极附近是辅助印刷电阻，采用并联，发热量低；前端是工作头印刷电阻，密集串联，发热量高。从发热原理看，MCH的印刷电阻为金属钨导电发热，而金属钨的电热转换效率是公认很高的，因而，MCH为纯阻性发热元件。因发热芯印刷电阻在发热过程中随着温度不断的升高，电阻温度系数不断变化（电阻值增高），功率下降，故可以在一定范围内维持温度。

恒温电烙铁拆解

　　发热芯横断面的情况：

　　1、电功率及温度情况

　　环境温度14.0℃

恒温电烙铁拆解

　　烙铁头温度403.8℃，化锡比较快：

恒温电烙铁拆解

　　刚通电时，电功率约50W，随着温度升高，发热电阻值增大，功率逐步降低，1.5分钟后约为20W，热效率比较高，见下图：

恒温电烙铁拆解

　　2、温区分布

　　给烙铁通电待热稳定后，烙铁头部温度高，手柄固定螺母处温度30℃左右，长期工作没有问题。

四、元件释义

1、关于陶瓷发热芯适用电压规格

　　商家标示电烙铁功率40W，根据实测，发热芯电阻值约449.6欧姆，那么加载在发热芯两端的工作电压约为134V。如果将发热芯电极直接接220V，那么发热功率为P=IV=V*V/R=220*220/449.6=107.65（W），显然，发热芯将被烧毁。可见，此发热芯是国外110V标准（商家在销售时，说是进口发热芯，有的有日文字母），极有可能是日本产品。

2、关于串联贴片二极管M7的作用

　　在TB许多商家的产品宣传中，对M7的解释花样百出，一说是“电子恒温芯片”，一说是“稳压二极管控温”，还有含含糊糊的说法。根据上面（1.）的分析，陶瓷发热芯适用电压规格为110V，就好理解M7的作用了，实质是半波整流降压。所以，现在进口日本的电烙铁陶瓷发热芯（或国内仿制产品）在我国内运用时，必须串联一只适当的二极管，才能确保安全工作（除非是220V规格，才可以直接运用）。

五、结束语

　　陶瓷发热片（MCH）作为一种新型产品，运用很广。但在电烙铁发热芯片上的运用，现在以进口陶瓷发热芯较多，质量也比较好。

　　经测验，该烙铁发热快，电热转换效率高，烧结印刷电阻很耐用。但恒温情况差强人意，实质是定温电烙铁，由于采用陶瓷烧结印刷电阻，热补偿较快而已，适合普通运用，也可以运用可控硅调压降温运用。要求比较高的场合，还是另选调温控制焊台，或选用带热电偶传感器的陶瓷发热芯调温电烙铁。

　　特别提醒：DIY时，要注意陶瓷发热芯的电源电压规格，现在以110V居多，必须串联一只二极管后运用。如果陶瓷发热芯确实是220V规格，才能直接接入市电工作。