Подготовил для вас подробный отчёт о моих изысканиях в области JBC-совместимых паяльных станций. Конечно же, не на пустом месте, а по результатам вскрытия моей новой трансформаторной паяльной станции SUGON T60. Чтобы понять насколько всё хорошо или плохо сделано, буду сравнивать её со схемой хоть и устаревшей, но зато оригинальной паяльной станции JBC CD-2BC. Она тоже трансформаторная, долгое время была очень популярна и до сих пор продаются её китайские клоны, поэтому я считаю, что такое сравнение будет и уместным и интересным. Посмотрим, можно ли за меньшие деньги предоставить больший (и при этом полноценный) функционал, ну и надеюсь вы сможете получить общее представление о том, чего ожидать от паяльных станций под брендом SUGON. Обратите внимание, что в других странах они могут продаваться под другими брендами, например, на Amazon можно найти продукты этого производителя под брендом X-Tronic.

Для начала приведу технические характеристики, заявленные производителями обеих станций:

- Net Weight: 2.6 kg (5.7 lb)

- Size: 150x175x145 mm

- Voltage(AC): 230V

- Input Fuse: 1A

- Output Peak Power: 130W / 23.5V

- Handles / Cartriges: T245 / C245

- Temperature selection: 90-450 ºC / 190-840 ºF

- Tip to ground resistance: <2 ohms

- Tip to ground voltage: <2mV RMS

- Ambient operating temp: 10-40 ºC / 50-104 ºF

- ESD Safe

- USB interface station-PC

- Net Weight: 3.15 kg (измерил сам)

- Size: 160x175x137 mm (тоже измерил сам)

- Voltage(AC): 100-240V

- Input Fuse: 2A (производитель не говорит, но я посмотрел)

- Continuous Output Power: 120W

- Output Peak Power: 160W

- Handles / Cartriges: 245 / 210 / 115

- Temperature selection: 100-450 ºC / 212-842 ºF

- Tip to ground resistance: не указано

- Tip to ground voltage: не указано

- Ambient operating temp: не указано

- ESD Safe

Сразу видны основные отличия: T60 более мощная и поддерживает все наиболее популярные типы ручек/жал, в то время как CD-2BC может в пике выдавать до 130 Вт и работает только с жалами/ручками серии 245 (у неё есть разные модификации, но мы будем сравнивать именно с CD-2BC, которая предназначена для 245-х). Кстати говоря, в эти же ручки можно поставить и жала 470-й серии, но они более прожорливые - до 250 Вт, поэтому мощности обеих этих станций будет маловато для быстрого разогрева и качественной пайки массивных элементов жалами С470. Т.е. формально T60 эти жала тоже поддерживает, а насчёт CD-2BC я не уверен, потому что она может определять их по сопротивлению нагревателя и ругаться (но не факт, что она так делает). Помимо этого, SUGON T60 двухканальная, т.е. при помощи дополнительного подключающегося к ней модуля-держалки можно паять двумя разными ручками. Но не одновременно, а по очереди.

Я разобрал станцию. Это оказалось непросто, потому что доступ к одному из задних шурупов был заблокирован как раз разъёмом для модуля второй ручки. А передние два шурупа спрятаны под резиновыми ножками, причём отверстия смещены относительно центра ножек, так что я не сразу их вообще нашёл. Отклеил с краю, заглянул - ничего... Оказалось, что надо было полностью отклеить. Но о том как я её разбирал, а также про особенности управления и настройки я лучше расскажу в видео, а сейчас сосредоточимся на начинке.

Первое моё впечатление от увиденного было такое: собрано хорошо, очень всё аккуратно, но по сравнению с феном как-то бедненько. Если бы я не знал какая передо мной станция, я бы скорее предположил что это какой-нибудь AIFEN, нежели SUGON. Т.е. производитель тот же, но девайс более экономичный. Компоненты, судя по маркировке, по большей части китайские, да и на схемотехнике, как выяснилось при детальном изучении, постарались сэкономить.

Пойдём по порядку. Жала запитываются от мощной вторичной обмотки трансформатора с отводами на 15 вольт и 21 вольт. На этом моменте уже начинают закрадываться определённые сомнения, потому что если судить по схеме CD-2BC, то там жало запитывается напряжением 23.5 вольта. 21 вольт переменного тока будет маловато, а если выпрямить, то получится примерно 29.7 вольта, что уже многовато. С 15-ю вольтами совсем странно, потому что, насколько мне удалось выяснить, 210-е ручки и жала должны запитываться от 12 вольт, а по 115-м есть разные данные: пишут и про 12 и про 9 и даже мне встречалось упоминание 8-ми вольт.

UPDATE: Оригинальные станции JBC для 210-х ручек выдают 23.5 вольта, но поскольку сопротивление нагревателя всего порядка 2 Ом, то безопасным всё же считается напряжение 12 Вольт. Т.е. там либо постоянное ограничение по току, либо большая скважность управляющих импульсов. А для 115-х официально заявляется 8.5 вольта.

Для питания цифровой части есть отдельная вторичная обмотка на 9 вольт.

И ещё одна обмотка для питания силовых реле, переключающих станцию между основной и дополнительной ручками. Реле 12-вольтовые, а обмотка на 13 вольт. С этим всё понятно, тут вопросов нет.

В станции две небольшие платы, одну из которых можно назвать управляющей (ниже), а вторую распределительной (выше). С одной стороны управляющей платы раскинулся заказной светодиодный дисплей (JW-7353-6B-3-B10-32). А с другой мы видим китайский микроконтроллер STC8H1K28 на ядре 8051 с 28 килобайтами флеша и 1 килобайтом ОЗУ, китайский же LED-драйвер сегментных индикаторов AIP1629, релюху, переключающую питание нагревательных элементов между 15-тивольтовым отводом и полной обмоткой на 21 вольт, мощный диодный мост, сглаживающий конденсатор на 3300 мкФ и два P-канальных полевых транзистора, один из которых, как оказалось, отвечает за 245-е жала (NCE60P82AK), а второй за 210-е и 115-е (AOD403).

Вот оно что! Эти хитрецы сдвинули силовое напряжение в положительную сторону, чтобы можно было обойтись всего одним P-канальным полевиком на каждую из конструкций жал. Сейчас разберёмся как это работает.

Сразу надо дать небольшое пояснение относительно внутреннего устройства жал JBC (они же картриджи). Несмотря на то, что все актуальные модели имеют по 3 контакта (у C105 было 2 контакта, но в данный момент эта серия считается устаревшей и заменена на C115), внутренняя структура жал может быть разной. Например, серии 245 и 470 полностью электрически и механически совместимы и имеют внутреннюю структуру, показанную на рисунке ниже.

Термопара образована соединением внешнего и внутреннего (самого тонкого) контактов, а спираль нагревателя расположена между внутренним и средним контактами. Общее правило для всех типов жал JBC можно сформулировать так: внешний контакт это всегда земля, средний и внутренний контакты это всегда нагреватель, а термопара всегда расположена между внешним и внутренним контактами. Но, как говорится, есть нюанс. В Инете можно встретить много разных версий внутренней конструкции жал, но нередко они основаны на некорректном толковании результатов измерений. Потому что, во-первых, термопара это не терморезистор и она сама генерирует микроскопическое напряжение (в случае паяльных жал это единицы милливольт), что сбивает показания омметров. А во-вторых термопара образована из сплавов, отличающихся от классических, на которые заточены распространённые измерительные приборы. Т.е. обычный прибор для термопары K-типа (хромель-алюмель) будет давать некорректные результаты. Например, вот тут автор правильно определил расположение термопары, но на 245-м и 470-м типах картриджей ошибся с нагревателем.

Поэтому самый надёжный способ - это распилить жало. Что, конечно, любопытствующими людьми уже было проделано. Для 115-х я правда не нашёл фотографий, а вот для 210-х и 245-х есть подробный разбор, что там и как.

Почитайте, там интересно, потому что в 245-х, например, не одна термопара, а три. Две дополнительные образованы соединениями спирали нагревателя с контактами жала. При этом сплавы подобраны так, что эти две дополнительные термопары при последовательном включении с основной термопарой почти полностью друг друга отменяют, поскольку включены они в обратной полярности. А в 210-х внешний контакт замкнут со средним и там только две термопары. И, судя по схемотехнике моего SUGON T60 и по множеству других источников, 115-я серия устроена аналогично 210-й. Таким образом, для 210-х и 115-х жал точно так же получается, что нагреватель всё равно расположен между внутренним и средним контактами, но средний при этом замкнут на внешний (земля). А термопара, собранная из двух последовательных, находится между внутренним и внешним. Т.е. в их случае измерение температуры выполняется последовательно через нагреватель.

Эквивалентные схемы жал разных серий я дополнительно изобразил на рисунках ниже.

Возвращаясь к моей T60, могу сказать что всё это дополнительно подтверждается и её схемотехникой. Измерение температуры, насколько я понял по результатам быстрой прозвонки, она проводит между внутренним и внешним контактами жал. Для этого установлен единственный на плате операционник 8551 (конкретную модификацию не удалось установить). Теоретически, он же может измерять падение напряжения между внутренним и внешним контактами жала во время подачи напряжения на нагреватель, что может использоваться для горячей смены жал (но об этом чуть позже). Так это или нет, я не берусь судить, поскольку у меня нет ни точной схемы, ни кода прошивки. Я могу только предполагать.

А вот величина потребляемого нагревателем тока измеряется напрямую микроконтроллером без какого-либо усиления. У меня была мысль, что может быть микроконтроллер на самом деле не измеряет ток, а использует встроенный компаратор для отсечки после превышения какого-то порога. Это было бы вполне реально, поскольку неинвертирующий вход имеющегося в MCU компаратора может быть скоммутирован на любой из входов АЦП этого MCU, в том числе и на тот, на который приходит сигнал от шунта. Но инвертирующий вход занят под задачи коммуникации с LED-контроллером, поэтому остаётся только вариант с внутренним источником опорного напряжения на 1.19В и тогда, если я нигде не ошибся в цифрах, получается что отсечка наступит после тока в 100 ампер. Синяя линия на графике ниже соответствует зависимости напряжения на входе микроконтроллера от тока нагревателя, а красная - напряжение на шунте.

Вряд ли это разумное решение, поэтому скорее всего он всё-таки измеряет ток (хотя, может быть и комбинированный вариант). Референсный вход АЦП подключен к шине питания, шунт подключается к АЦП через делитель, тоже подтянутый к питанию, а значит, минимальный шаг напряжения на АЦП (LSB) будет соответствовать току нагревателя 0.51123 ампера (на графике жирный участок синей линии примерно соответствует разбросу номинального тока через нагреватель). Это, прямо скажем, дофига и даже для оценочного измерения не особенно годится, но всё же лучше, чем отсечка в 100 ампер. Для сравнения в оригинальной станции JBC CD-2BC измерение тока осуществляется через отдельный операционник, а усиление для измерения температуры и даже сопротивления нагревателя выполнено уже на паре других операционников в сочетании с аналоговым мультиплексором 74HC4053 в качестве коммутатора измеряемого сигнала.

Это, вот, действительно красиво сделано. Кроме того, в схеме оригинальной станции есть детектор утечки на землю. Т.е. если по какой-то причине потечёт ток через внешний контакт жала, через его корпус на землю, то микроконтроллер об этом узнает и, насколько я понимаю, отключит нагреватель, выдав при этом какую-то ошибку.

Тут есть интересный момент с 245-ми ручками/жалами, о котором я скажу чуть позже.

Теперь про управление самим нагревателем. Я в общих чертах прозвонил схему силовой части и самих ручек, несколько раз проверил и вроде бы нигде не накосячил. Все три ручки устроены абсолютно одинаково, с тем только отличием, что в 210-й и 115-й ручках 6-й контакт разъёма подключения к станции замыкается на 5-й.

Таким способом станция отличает 245-ю ручку от остальных. И это говорит нам о том, что в SUGON T60 210-е и 115-е жала запитываются одним и тем же напряжением. Чтобы в этом убедиться я снял осциллограммы во время нагрева 210-й и 115-й ручек и никаких отличий не обнаружил. Для них обеих используется 15-вольтовый отвод от вторичной обмотки, а для 245-й происходит переключение на полную обмотку в 21 вольт. На втором (голубом) канале показан сигнал, снятый с затворов управляющих полевых транзисторов. Мощности трансформатора и ёмкости конденсатора недостаточно для полного выпрямления синусоиды под нагрузкой, поэтому после включения напряжение быстро проседает и дальше уже идёт синусоида с частотой 100 Гц и значительной постоянной составляющей.

Другие клоны станций JBC могут дополнительно определять тип жала/ручки измерением сопротивления нагревателя, либо измерением номинала резистора, впаянного в разъём ручки между теми же 5-м и 6-м контактами

По данным производителя, оригинальные ручки и жала 245-й серии рассчитаны на пиковую мощность в 150 Вт. Если "в лоб" измерить сопротивление холодного нагревателя и посчитать потребляемую мощность исходя из напряжения 23.5 В (как в оригинале), то получится около 220 Вт, что, конечно, перебор. Но если учесть ТКС, потери на проводах и разъёмах, а также проседание напряжения на трансформаторе, то примерно 150 Вт и выходит.

По осциллограммам у меня действующее напряжение для 245-х составляет в районе 21.7 вольта. Это немного маловато, но я именно этого и хотел! Чуть ниже поясню о чём речь.

А для 210/115 - около 15.9 вольт, т.е. наклейка на трансформаторе не врала и это уже многовато. Судя по всему, они скомпенсировали это более редкими включениями нагревателя, причём даже в самом начале нагрева он включается процентов на 45 от общего времени.

Тут стоит упомянуть о причине, по которой я вообще полез внутрь станции и решил это всё изучить. Дело в том, что в нашем уютном чатике в моём ТГ-канале мне порекомендовали к просмотру вот этот ролик, в котором автор пишет в титре что импульсные станции, в отличие от трансформаторных "жгут жала". Причины такого поведения импульсных станций могут быть как раз в том, что они подают фиксированное напряжение на жало, независимо от его сопротивления. В то время как напряжение на вторичной обмотке трансформаторной станции будет немного проседать в самом начале, когда нагреватель холодный и его сопротивление ниже. Я измерил приблизительный ТКС оригинального 245-го жала JBC и у меня получилось ТКС = 0.5 / (2.5 * 308) = 0.5 / 770 = 0,000649350649351 C^-1 = 649,35 ppm/C. Измерять пришлось между внешним и средним контактами 245-го жала, потому что иначе какая-либо термопары вносят свои искажения. В случае сквозного измерения, термопары друг друга уравновешивают и это даёт возможность измерения сопротивления нагревателя. Но не 100% точно, а с некоторой погрешностью, которой я пренебрёг, потому что варианта другого не было.

В результате получившийся ТКС (оценочный) оказался в 3.8 раза больше, чем у нихрома (~0,00017) и в 7.3 раза меньше, чем у вольфрама (0.0045 - 0.005). При таком ТКС на этом трансформаторе и с учётом наличия диодного моста и конденсатора проседание напряжения в начале нагрева не особенно заметно. Даже если этот эффект есть, то он очень скромный. Но в данном случае для 245-х жал напряжение и так занижено по сравнению с оригинальной станцией, а для 210/115-х жал наоборот завышено и этого эффекта было бы явно недостаточно. То-то я смотрю у меня 115-я комплектная игла вполне себе нормально паяет даже на площадках, дорожки от которых идут к земле. И даже трюк с более редкими включениями нагревателя (от общего времени) судя по ощущениям не особенно мешает передаче мощности. Поэтому, надо признать, что SUGON T60 не слишком бережно относится к 115-м жалам (да и к 210-м тоже) и вполне возможно, что срок их службы будет немного поменьше.

Я могу предположить, что такое решение продиктовано тем, что схема максимально упрощена и для открытия полевиков используется то же напряжение, которое в данный момент скоммутировано на реле выбора типа ручки (это видно по осциллограммам выше). И, видимо, в случае с 12-ю вольтами этого было недостаточно для полного открытия транзистора и он чрезмерно нагревался. Этим же объясняется и тот факт, что они взяли два разных полевых транзистора: для 245-й ручки попроще, а для 210/115 - с более низким сопротивлением открытого канала.

Далее. В зависимости от типа ручки, станция коммутирует питание нагревателя либо на средний контакт жала (для 245-х), либо на внутренний для 210-х и 115-х. Почему сделано именно так, должно быть понятно из структуры жал, рассмотренных выше: внешний контакт это всегда земля, поэтому если мы подадим питание на внутренний контакт 245-го жала, то мы устроим короткое замыкание (через термопару). Точно так же, если мы подадим питание на средний контакт 210-го или 115-го, то тоже получим КЗ, поскольку они напрямую соединяются и это видно по их структуре на срезе.

К сожалению, никакой дополнительной коммутации для общего провода нет, а значит 245-е жала нагреваются так же, как и 210-е и 115-е, а именно через основную термопару, несмотря на то, что их конструкция позволяет скоммутировать внутренний контакт на общий провод и питать нагреватель в обход термопары. Не знаю, может ли это каким-то образом повредить термопаре и со временем привести к изменению её характеристик... Но в целом, понятно что сделано это было из соображений экономии и универсальности.

При этом, если мы посмотрим на схему подключения жал, то мы можем заметить, что при горячей замене 245-го жала может возникнуть ситуация, при которой жало немного вытащено из ручки, общий контакт всё еще замкнут на внешний корпус жала, а средний контакт (который с питанием нагревателя) будет подключен к внутреннему контакту жала.

В этот момент наступит короткое замыкание через основную термопару жала. И мне удалось этот момент поймать экспериментально! Не знаю, как дело обстоит с оригинальными ручками, но китайские реплики на 245-х жалах могут давать КЗ при горячей замене жала. Я отдельно покажу это в видео, но поверьте, так всё и есть. Понятно, что должна сработать защита по току (читай выше), но КАК она сработает и с какой задержкой она сработает это большой вопрос. Поэтому в таких китайских паяльных станциях я бы не рекомендовал менять жала "на горячую" для 245-х ручек. Лучше выключить и поменять, тем более, что тут обнаружилась подходящая недокументированная функция: если на включенной станции зажать одновременно кнопки повышения и понижения температуры, то станция переходит в режим "Off" и перестаёт реагировать на какие-либо действия. Обратно она включается точно так же. Для 245-х жал я буду пользоваться этой функцией, ну просто для перестраховки. С 210-ми и 115-ми ручками/жалами этой проблемы нет и можно спокойно менять их без выключения.

Следующий момент, который мне не нравится - присутствие в полутораметровом кабеле между станцией и ручкой импульсов с размахом почти до 30-ти вольт. Если, опять же, сравнивать со схемой CD-2BC, то там для коммутации переменного тока (обычная синусоида без смещения) используется твердотельное реле на двух, встречно включенных полевых транзисторах. Это классическая схема, которая в отличие от симистора более эффективна (меньше потери) и её, как и симистор тоже можно включать и выключать только в моменты перехода через ноль. Для определения таких моментов есть отдельная небольшая схемка, которая срабатывает только когда напряжение на её входе находится в промежутке приблизительно от -0.8В до +0.8В.

Активный уровень в данном случае низкий. Я так полагаю, что это сделано для того, чтобы можно было в микроконтроллере организовать аппаратное прерывание по низкому уровню. Есть похожий вариант схемы, но с высоким активным уровнем.

Таким образом, у микроконтроллера достаточно времени, чтобы подготовиться и включить твердотельное реле в момент перехода через ноль и в кабеле тогда будет чистая синусоида, без каких-либо крутых фронтов. Точно так же это сделано в схеме управления нагревателем паяльного фена. И никаких помех от такого кабеля мы не получим. Это ещё один плюс, который может быть реализован в трансформаторной станции, но в этой, к сожалению, сэкономили и кабели ручек будут излучать помехи. Я приблизительно измерил время нарастания силового напряжения (голубой график) и у меня получилось чуть более 1 микросекунды. Это достаточно медленно, поэтому помехи незначительные, но надо помнить, что длина кабеля - 1.5 метра и излучать он будет всеми этими полутора метрами.

Поэтому для лабы с каким-то супер-чувствительным оборудованием такая станция не очень подходит, если только вы не уверены, что никогда не будете использовать это оборудование одновременно с паяльной станцией и в непосредственной близости от неё. На картинке выше осциллограмма с детектора ближнего магнитного поля (жёлтым) в момент включения нагревателя.

Для меня это не особенно критично, но в качестве минуса этой модели тоже не могу не отметить.

Ну и совсем уж из придирок: датчик помещения ручки в держатель должен также срабатывать при касании съёмника для жал. И, что интересно, в дополнительном модуле так оно и есть, потому что его корпус металлический и прикосновение к любой его части выключает нагреватель. А вот в самой станции, корпус пластиковый и провод идёт только на седло держателя, но не на съёмник. Это прям странно. Почему нельзя было сразу и туда и туда сделать - загадка. Да, ну и датчик, понятно, контактный, как и в оригинальной станции.

Оригинальной станции JBC у меня нет, но поизучав схему CD-2BC, а также несколько любительских схем разной степени продвинутости, попробую сколько-то аргументированно оценить мой, хоть на данный момент и разукомплектованный, но всё ещё достаточно новый SUGON. Оценивать буду по 10-бальной шкале.

Тут пояснения излишни. Даже сейчас цена на эту станцию достаточно привлекательна, не говоря уже о заоблачных ценах на оригинальные станции JBC.

Я брал максимальную и почему-то для всех трёх типов в комплекте идут топорик и две иглы, одна из которых изогнутая, т.е. из 9-ти жал 6 - иглы. Кроме того, "удочка" для кабеля ручки только одна: либо на станцию её прикручивать, либо на доп. модуль. Могли бы и вторую положить.

Поддержка самых популярных серий жал сразу из коробки, без каких-либо дополнительных примочек и хитростей.

Компоненты на вид вроде не мусорные. Выглядят как вполне нормальная китайская рассыпуха. Собрано аккуратно. К этому претензий нет. Но на схемотехнике сэкономили. 245-е жала запитываются немного заниженным напряжением. Но особенно настораживает несоблюдение пиковой мощности (в сторону превышения) для 115-х жал. Может быть это всё ерунда и не стоит заморачиваться, но раз уж я сравниваю с оригинальной CD-2BC, то SUGON по количеству технических решений в схеме заметно проигрывает.

Нет возможности настроить время режима сна - станция либо выключается когда ручка в держателе, либо поддерживает определённую (0-150-180-200) температуру.

Не очень отзывчивые кнопки регулировки температуры: снаружи большие резиновые накладки, а внутри небольшие по площади кнопочки. Т.е. нажимать надо либо посередине, либо сильнее давить и получается, что смысл таких больших кнопок по большей части в дизайне, чем в удобстве управления.

Счётчиков часов работы нет. Подключения к компу нет.

Зато калибровка термопары сделана раздельная для каждого из каналов. Это они молодцы, это правильно.

Управление по сути своей импульсное, поэтому кабели немного "фонят". Т.е. из всех бонусов, которые можно было бы получить в трансформаторной паяльной станции тут (кроме большей надёжности трансформатора по сравнению с импульсным блоком питания) ничего не используется. Кроме того, насколько я понял, "ESD Safe" тут обеспечивается исключительно прямым заземлением внешнего корпуса жала, без каких-либо изысков, типа дополнительного предохранителя на землю и детектирования утечек. Но зато, помимо кастомного светодиодного дисплея и неудобного доступа к одному из шурупов, можно сказать что ремонтопригодность неплохая.

Да, можно было бы несколько усложнить схему, чтобы сделать станцию по-честному тепло-лампово-трансформаторной (а не с импульсным управлением). Можно было бы повысить напряжение вторичной обмотки на 3 вольта и, видимо, места под провод той же толщины уже не было, трансформатор бОльших габаритов тоже не помещался... Кроме того, можно было бы и детектировать 115-е жала/ручки, сделать для них ещё один отвод вторичной обмотки, поставить ещё одно реле или хотя бы сделать отвод на 12-ти вольтах вместо 15 и немного усложнить схему открывания полевиков... Много чего можно было бы ещё сделать, но тогда это уже была бы другая станция за другие деньги. В общем, я примерно понимаю как разработчики пришли именно к такому варианту схемы и какими требованиями они были ограничены. Станция полна компромиссов, отсюда и такая разница в цене с оригиналом. Если же вы всё-таки хотите супер-универсальную станцию, и чтобы её не надо было самому собирать, а ещё чтобы она была в несколько раз дешевле оригинала, то придётся мириться с некоторыми компромиссами.