一种基于PD协议供电的焊接装置的制作方法

一种基于pd协议供电的焊接装置
技术领域
1.本发明涉及电加热技术领域，尤其涉及一种基于pd协议供电的焊接装置。


背景技术：

2.现有技术中的焊接装置主要有焊台和手持式电烙铁两大类，其中焊台体积以及质量较大，不便于携带及操作；而便于携带的手持式电烙铁分为两种，一种是电源采用锂电池供电，将锂电池置于烙铁手柄内；另一种是电源使用非隔离方案，这两种手持式电烙铁的手柄内均设置高压电路，存在安全隐患。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提出一种基于pd协议供电的焊接装置。
4.一种基于pd协议供电的焊接装置，包括：pd诱骗模块、电源模块、主控模
5.块、驱动模块和加热体；
6.所述pd诱骗模块与所述电源模块连接，为所述电源模块提供所需电压；
7.所述电源模块与所述主控模块连接，为所述主控模块提供所需电压；
8.所述主控模块与所述驱动模块连接，向所述驱动模块发送控制所述加热体工作的控制信号；
9.所述驱动模块与所述加热体连接，以控制所述加热体工作。
10.在一实施例中，所述pd诱骗模块包括：第一主控芯片u3、电源导通单元和接口单元；
11.所述第一主控芯片u3的输入端与所述电源导通单元的输出端连接，所述电源导通单元的输入端与pd充电头连接；
12.所述第一主控芯片u3与所述主控模块通过i2c通讯连接；
13.所述电源导通单元的输出端与所述电源模块连接。
14.在一实施例中，所述电源导通单元包括：第一电阻r2、第二电阻r4和第一pmos管q1；
15.所述第二电阻r4的一端与所述第一主控芯片u3的开漏输出端gate连接，另一端与所述第一pmos管q1的漏极连接；所述第一pmos管q1的源极与所述电源模块输入端连接，所述第一pmos管q1的栅极与所述接口单元输出端连接；所述第一电阻r2的一端与所述第一pmos管q1的漏极连接，另一端与所述第一pmos管q1的栅极连接。
16.在一实施例中，所述电源模块包括：第二主控芯片u1、多电源供电单元、第二主控芯片使能单元和第二主控芯片电压输出单元；
17.所述多电源供电单元的输入端分别与所述接口单元的输出端和所述电源导通单元的输出端连接；
18.所述第二主控芯片使能单元的输入端与所述多电源供电单元的输出端连接，所述第二主控芯片使能单元的输出端与所述第二主控芯片u1的输入端连接；
19.所述第二主控芯片电压输出单元的输入端与所述所述第二主控芯片u1的输出端连接，所述第二主控芯片电压输出单元的输出端与所述主控模块的输入端连接。
20.在一实施例中，所述多电源供电单元为共阴极肖特基二极管；
21.所述第二主控芯片使能单元包括：第三电阻r5和第四电阻r10；
22.所述第三电阻r5的一端与所述第二主控芯片u1的输入端连接，另一端与所述第二主控芯片u1的使能端连接；
23.所述第四电阻r10的一端与所述第二主控芯片u1的使能端连接，另一端与所述电源模块的负极连接；
24.所述第二主控芯片电压输出单元包括：第五电阻r6和第六电阻r11；
25.所述第五电阻r6的一端与所述第二主控芯片u1的输出端连接，另一端与所述第二主控芯片u1的输出反馈端连接；
26.所述第六电阻r11的一端与所述第二主控芯片u1的输出端连接，另一端分别于与所述第二主控芯片u1的输出反馈端和所述电源模块的负极连接。
27.在一实施例中，所述主控模块集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述主控模块通讯连接；所述主控模块包括：第三主控芯片u4、滤波单元和天线匹配单元；
28.所述第三主控芯片u4的供电端与所述第二主控芯片电压输出单元的输出端连接；
29.所述滤波单元与所述第三主控芯片u4的输入端连接；
30.天线匹配单元与所述第三主控芯片u4的射频端口连接；
31.所述驱动模块包括：三极管q2和第二pmos管u5；
32.所述三极管q2的基极与所述第三主控芯片u4的控制端连接，发射极与所述电源模块的负极连接，集电极与所述第二pmos管u5的源极连接；所述第二pmos管u5的栅极与所述加热体连接。
33.在一实施例中，所述滤波单元包括：第一电容c18、第二电容c19、第三电容c20、第一电感l2和第二电感l3；
34.所述第一电容c18、第二电容c19和第三电容c20并联，所述第一电容c18、第二电容c19和第三电容c20的一端均与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第一电感l2一端与所述电源模块的正极连接，另一端与所述第三主控芯片u4的模拟电源输入端和使能端连接；
35.所述第二电感l3的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与所述第三主控芯片u4的sd卡io引脚供电端连接；
36.所述天线匹配单元包括：天线ant、第三电感l1、第四电容c16和第五电容c17；
37.所述第五电容c17的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与第三主控芯片u4的射频端口连接；所述第三电感l1的一端与所述第三主控芯片u4的射频端口连接，另一端与所述天线ant连接；所述第四电容c16的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与所述射频端口和所述天线ant的连接点连接。
38.在一实施例中，还包括：睡眠检测模块；
39.所述睡眠检测模块包括：第六电容c13、第七电阻r15和滚珠开关k1；
40.所述滚珠开关k1的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第七电阻r15与所述滚珠开关k1串联；所述第六电容c13与所述滚珠开关k1并联；所
述第七电阻r15和所述滚珠开关k1的连接点与所述第三主控芯片u4的睡眠检测端连接。
41.在一实施例中，还包括：电压检测模块；
42.所述电压检测模块包括：用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路，和用于检测电源模块输出电压值的电路；
43.所述用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路包括：第八电阻r16、第九电阻r18和第七电容c11；所述第八电阻r16的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第九电阻r18与所述第八电阻r16串联；所述第七电容c11与所述第九电阻r18并联；所述第九电阻r18和所述第八电阻r16的连接点与第三主控芯片u4的第七模数转换通道连接；
44.所述用于检测电源模块输出电压值的电路包括：第十电阻r17、第八电容c12和热敏电阻ntc1；所述第十电阻r17的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述热敏电阻ntc1与所述第十电阻r17串联；所述第八电容c12与所述热敏电阻ntc1并联；所述热敏电阻ntc1和所述第十电阻r17的连接点与第三主控芯片u4的第四模数转换通道端连接。
45.在一实施例中，还包括：电压采样模块；
46.所述电压采样模块包括：放大器u2、第十一电阻r3和第十二电阻r12；
47.所述第十二电阻r12的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与所述放大器u2的反相输入端连接；所述第十一电阻r3的一端与所述放大器u2的反相输入端连接，另一端与所述放大器u2的输出端连接；所述放大器u2的输出端与所述第三主控芯片u4的第五模数转换通道端连接。
48.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
49.采用了上述基于pd协议供电的焊接装置之后，通过pd诱骗模块调整输出各模块所需的电压值，即将高压转化为各模块所需的低压，避免了内置高压电路时产生的安全性问题。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.其中：
52.图1为一个实施例中的整体结构示意图；
53.图2为一个实施例中的pd诱骗模块的电路示意图；
54.图3为一个实施例中的电源模块的电路示意图；
55.图4为一个实施例中的主控模块的电路示意图；
56.图5为一个实施例中的驱动模块的电路示意图；
57.图6为一个实施例中的电压采样模块的电路示意图；
58.图7为一个实施例中的电压检测模块的电路示意图；
59.图8为一个实施例中的睡眠检测模块的电路示意图。
具体实施方式
60.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.本技术一实施例的基于pd协议供电的焊接装置，如图1所示，包括：pd诱骗模块、电源模块、主控模块、驱动模块和加热体；
62.所述pd诱骗模块与所述电源模块连接，为所述电源模块提供所需电压；
63.所述电源模块与所述主控模块连接，为所述主控模块提供所需电压；
64.所述主控模块与所述驱动模块连接，向所述驱动模块发送所述加热体所需电压信号；
65.所述驱动模块与所述加热体连接，以控制所述加热体工作。
66.在一实施例中，所述pd诱骗模块包括：第一主控芯片u3、电源导通单元和接口单元；
67.所述第一主控芯片u3的输入端与所述电源导通单元的输出端连接，所述电源导通单元的输入端与pd充电头连接；
68.所述第一主控芯片u3与所述主控模块通过i2c通讯连接；
69.所述电源导通单元的输出端与所述电源模块连接。
70.本实施例中，如图2所示，第一主控芯片u3为husb238芯片，输出电压范围3.0v～25v，与所述主控模块通过i2c通讯连接，第一主控芯片u3根据主控模块通发送的i2c通信内容调整cc1及cc2引脚通信报文给接口单元及电源导通单元，接口单元为typec接口，接口单元与外部pd充电头连接，pd充电头根据报文改变输出电压，通过电源导通单元为驱动模块提供20v电压，以驱动加热体获得最大功率进行加热工作，但要说明的是，在15v和12v这样的较低电压常规挡位下，加热体依然可以工作，只是烙铁头的最大功率被限制了，本技术中的加热体具体为电烙铁头。
71.在一实施例中，所述电源导通单元包括：第一电阻r2、第二电阻r4和第一pmos管q1；
72.所述第二电阻r4的一端与所述第一主控芯片u3的开漏输出端gate连接，另一端与所述第一pmos管q1的漏极连接；所述第一pmos管q1的源极与所述电源模块输入端连接，所述第一pmos管q1的栅极与所述接口单元输出端连接；所述第一电阻r2的一端与所述第一pmos管q1的漏极连接，另一端与所述第一pmos管q1的栅极连接。
73.本实施例中，如图2所示，第一主控芯片u3的iset和vset引脚用于默认电压电流设置，这两个引脚不连接的情况下，默认请求电压为20v，最大电流为3.25a。gate引脚为开漏输出，输出低电平时第一pmos管q1开启，高阻时第一pmos管q1关断，第一电阻r2、第二电阻r4和第一pmos管q1构成电源导通单元，当主控模块发出的电压请求满足时，主控模块向第一主控芯片u3发出使第一pmos管q1关断的信号，以向驱动模块提供加热体所需的电压；第十三电阻r8和第十四电阻r9是i2c通信的上拉电阻。
74.在一实施例中，所述电源模块包括：第二主控芯片u1、多电源供电单元、第二主控芯片使能单元100和第二主控芯片电压输出单元200；
75.所述多电源供电单元的输入端分别与所述接口单元的输出端和所述电源导通单元的输出端连接；
76.所述第二主控芯片使能单元100的输入端与所述多电源供电单元的输出端连接，所述第二主控芯片使能单元100的输出端与所述第二主控芯片u1的输入端连接；
77.所述第二主控芯片电压输出单元200的输入端与所述所述第二主控芯片u1的输出端连接，所述第二主控芯片电压输出单元200的输出端与所述主控模块的输入端连接。
78.所述第二主控芯片使能单元100包括：第三电阻r5和第四电阻r10；
79.所述第三电阻r5的一端与所述第二主控芯片u1的输入端连接，另一端与所述第二主控芯片u1的使能端连接；
80.所述第四电阻r10的一端与所述第二主控芯片u1的使能端连接，另一端与所述电源模块的负极连接；
81.所述第二主控芯片电压输出单元200包括：第五电阻r6和第六电阻r11；
82.所述第五电阻r6的一端与所述第二主控芯片u1的输出端连接，另一端与所述第二主控芯片u1的输出反馈端连接；
83.所述第六电阻r11的一端与所述第二主控芯片u1的输出端连接，另一端分别于与所述第二主控芯片u1的输出反馈端和所述电源模块的负极连接。
84.本实施例中，如图3所示，第二主控芯片u1为tpsm84209，该芯片仅需极少的外围元件即可完成工作，进一步减小了本技术中的焊装置的体积与重量，便于维修人员的使用。当接口单元与pd充电头连接时，此时主控模块未向pd充电头请求所需电压，接口单元默认输出5v，由于第一pmos管q1还没导通，还没有给整个系统提供20v电压，所述多电源供电单元为共阴极肖特基二极管，此时由多电源供电单元供电，主控模块上电启动后，与第一主控芯片u3通信并请求20v电压，然后第一主控芯片u3转发给pd充电头，并打开第一pmos管q1，系统获得20v电压；当输入电压大于4.5v时，第二主控芯片使能单元100使能，进而第二主控芯片u1开始工作；第二主控芯片电压输出单元200控制电源模块的输出电压为3.3v。
85.在一实施例中，所述主控模块集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述主控模块通讯连接；所述主控模块包括：第三主控芯片u4、滤波单元和天线匹配单元；所述主控模块包括：第三主控芯片u4、滤波单元和天线匹配单元；
86.所述第三主控芯片u4的供电端与所述第二主控芯片电压输出单元200的输出端连接；
87.所述滤波单元与所述第三主控芯片u4的输入端连接；
88.天线匹配单元与所述第三主控芯片u4的射频端口连接；
89.如图5所示，所述驱动模块包括：三极管q2和第二pmos管u5；
90.所述三极管q2的基极与所述第三主控芯片u4的控制端连接，发射极与所述电源模块的负极连接，集电极与所述第二pmos管u5的源极连接；所述第二pmos管u5的栅极与所述加热体连接。
91.本实施例中，如图4所示，第三主控芯片u4采用esp32
‑
d2wd，该芯片体积小，会大大减小手柄体积，同时，第三主控芯片u4集成有wifi功能的无线通讯模块，内置adc，具有i2c接口以及pwm控制器，内部设计嵌入式flash，无线通讯模块可以使第三主控芯片u4与客户端建立无线通信连接，使第三主控芯片u4接收用户在客户端设置的参数，并写入及存储；包
括：加热体的工作温度和自动休眠时间等。
92.滤波单元用于避免电源模块的输出电压产生波动进而对第三主控芯片u4造成影响，同时也避免第三主控芯片u4对电源模块造成干扰。
93.天线匹配单元用于将所述无线通讯模块与外部进行匹配。
94.在一实施例中，如图4所示，所述滤波单元包括：第一电容c18、第二电容c19、第三电容c20、第一电感l2和第二电感l3；
95.所述第一电容c18、第二电容c19和第三电容c20并联，所述第一电容c18、第二电容c19和第三电容c20的一端均与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第一电感l2一端与所述电源模块的正极连接，另一端与所述第三主控芯片u4的模拟电源输入端和使能端连接；
96.所述第二电感l3的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与所述第三主控芯片u4的sd卡io引脚供电端连接；
97.如图4所示，所述天线匹配单元包括：天线ant、第三电感l1、第四电容c16和第五电容c17；
98.所述第五电容c17的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与第三主控芯片u4的射频端口连接；所述第三电感l1的一端与所述第三主控芯片u4的射频端口连接，另一端与所述天线ant连接；所述第四电容c16的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与所述射频端口和所述天线ant的连接点连接。
99.本实施例中，第一电容c18、第二电容c19、第三电容c20、第一电感l2组成一组滤波单元，为了实现更好的滤波效果，第二电感l3同样是一组滤波单元，两组滤波单元，有效的实现了对第三主控芯片u4在工作时输出电流的滤波，进一步提高的其他工作电路的工作效率。
100.天线ant、第三电感l1、第四电容c16和第五电容c17；构成天线匹配电路，当在天线ant的阻抗严重偏离50ohm时，通过调整第三电感l1、第四电容c16和第五电容c17的值进而将天线ant的阻抗调整至50ohm，以保证无线通讯模块获得较好的射频性能，使其发射功率和天线损耗处于平衡的状态。
101.在一实施例中，还包括：睡眠检测模块，用于检测所述加热体的工作状态；
102.如图8所示，所述睡眠检测模块包括：第六电容c13、第七电阻r15和滚珠开关k1；
103.所述滚珠开关k1的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第七电阻r15与所述滚珠开关k1串联；所述第六电容c13与所述滚珠开关k1并联；所述第七电阻r15和所述滚珠开关k1的连接点与所述第三主控芯片u4的睡眠检测端连接。
104.本实施例中，睡眠检测模块用于检测所述加热体的工作状态；当第三主控芯片u4检测到加热体长时间未工作时，第三主控芯片u4向驱动模块发出停止为加热体供电的信号。如图8所示，按键k1是一个滚珠开关，当使用焊接装置时，加热体的手柄会产生晃动，同时滚珠开关的状态会变化，进而睡眠检测模块的睡眠引脚sleep会不停的向第三主控芯片u4输出高低电平信号，一旦停止使用焊接装置，滚珠开关不再晃动，则持续向第三主控芯片u4输出同种稳定信号也即高电平信号或低电平信号，若持续输出同种稳定信号时间大于或等于第三主控芯片u4内设定的时间，则判断加热体为休眠状态，此时第三主控芯片u4向驱动模块发出停止为加热体供电的信号，以避免加热体持续加热，造成电压损耗及危险的发
生。
105.在一实施例中，还包括：电压检测模块；
106.所述电压检测模块包括：用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路，和用于检测电源模块输出电压值的电路；
107.如图7所示，所述用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路包括：第八电阻r16、第九电阻r18和第七电容c11；所述第八电阻r16的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述第九电阻r18与所述第八电阻r16串联；所述第七电容c11与所述第九电阻r18并联；所述第九电阻r18和所述第八电阻r16的连接点与第三主控芯片u4的第七模数转换通道连接；
108.如图7所示，所述用于检测电源模块输出电压值的电路包括：第十电阻r17、第八电容c12和热敏电阻ntc1；所述第十电阻r17的一端与所述电源模块的正极连接，另一端与电源模块的负极连接；所述热敏电阻ntc1与所述第十电阻r17串联；所述第八电容c12与所述热敏电阻ntc1并联；所述热敏电阻ntc1和所述第十电阻r17的连接点与第三主控芯片u4的第四模数转换通道端连接。
109.本实施例中，如图7所示，所述电压检测模块包括：用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路，和用于检测电源模块输出电压值的电路；
110.用于检测所述pd诱骗模块输出电压值的电路将pd诱骗模块输出电压值发送至第三主控芯片u4，所述第三主控芯片u4判断pd诱骗模块输出电压值与预设值是否相符，若不符，则第一主控芯片u3根据主控模块发送的i2c通信内容调整cc1及cc2引脚通信报文给接口单元及电源导通单元，接口单元与外部pd充电头连接，pd充电头根据报文改变输出电压，通过电源导通单元为pd诱骗模块提供20v电压，以供电源模块和驱动模块正常工作；
111.用于检测电源模块输出电压值的电路将电源模块输出电压值发送至第三主控芯片u4，所述第三主控芯片u4判断电源模块输出电压值与预设值是否相符，若不符，则第一主控芯片u3根据主控模块发送的i2c通信内容调整cc1及cc2引脚通信报文给接口单元及电源导通单元，接口单元与外部pd充电头连接，pd充电头根据报文改变输出电压，通过电源导通单元为电源模块输提供3.3电压，以供主控模块正常工作。
112.在一实施例中，还包括：电压采样模块；
113.如图6所示，所述电压采样模块包括：放大器u2、第十一电阻r3和第十二电阻r12；
114.所述第十二电阻r12的一端与所述电源模块的负极连接，另一端与所述放大器u2的反相输入端连接；所述第十一电阻r3的一端与所述放大器u2的反相输入端连接，另一端与所述放大器u2的输出端连接；所述放大器u2的输出端与所述第三主控芯片u4的第五模数转换通道端连接。
115.本实施例中，如图6所示，电压采样模块负责采集加热体内的热电偶(在烙铁芯内部)的电压，并通过第十一电阻r3和第十二电阻r12主城的调整反馈电路对采集的电压进行放大并反馈给第三主控芯片u4进行pid调节，驱动模块接收第三主控芯片u4输出的pwm信号并控制给加热体的输出电压，这样可提加热体内部热电偶温度的精确度。此外，在加热体进行加热时，指示灯led1常亮，当加热体恒温时指示灯led1灭。
116.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。