Схема импульсного блока питания для шуруповёрта

В наше время, одним из самых распространенных инструментов среди радиолюбителей, да и прочих самодельщиков стал шуруповерт. Он становится незаменим если нужно закрутить десяток-другой шурупов, или когда нет мочи таскать тяжелую электродрель ради пары отверстий, не говоря уже о его тихой работе и какой либо потребности в розетке. Однако, как водится, все хорошее когда нибудь заканчивается, и в случаи с шуруповертами заканчивается срок службы встроенных аккумуляторов.

После выхода их из строя некогда необходимый инструмент, как правило отправляется в шкафов, так как замена отработавших аккумуляторов требует наличия доступа к точечной сварки, да и стоит под час как новый шуруповерт. И вот, рано или поздно обладатель такого исправного, но не рабочего инструмента задумывается, а от чего бы его такого запитать, окромя дорогих и дефицитных аккумуляторов?

Попытки подключиться к компьютерным блокам питания или к новомодным модулям питания светодиодов как правило приводят к уходу в защиту оных. Дело тут в высоком токе потребления коллекторного электродвигателя, который может достигать нескольких десятков ампер.

Одним из самых надежных решений подобной задачи является применение схемы линейного источника питания на трансформаторе. Вот тут нам и пригодится отслуживший свое бесперебойник, достать который не составит проблем.

В подобном источнике бесперебойного питания есть почти все необходимые узлы, а в частности готовый корпус, силовой трансформатор и даже мощные полевые транзисторы для синхронного выпрямителя. Помимо различной мелочевки обязательным компонентом подобного источника питания является конденсатор, причем внушительной емкости.

В экспериментальных целях в описываемом устройстве применен, внезапно, ионистор на пол фарады. А почему собственно нет? Огромных импульсных токов в схеме нет, те пара десятков ампер для ионистора не ток, тем более что простаивает шуруповерт явно больше чем крутит. Ограниченное число включений\выключений тоже не страшит, тем более если прикинуть сколько раз он будет включатся, да и что произойдет после превышения этого лимита, полная потеря емкости? Тоже нет, значит можно применять, особенно если сравнить цену на ионистор и мало мальский приличную батарею конденсаторов, а нужна тут емкость внушительная, никак не меньше пары десятков тысяч микрофарад.

Тех, кто отважится поставить в выпрямитель какие нибудь скромные 3300 мкФ, может внезапно порадовать небольшой взрыв с дымом и серпантином, ибо конденсатор не предназначен для работы с такими большими втекающими и вытекающими токами!

Использование вместо обычных диодов синхронного выпрямителя обусловлено его несравненно меньшим падением напряжения, и следовательно значительно лучшим КПД. Сама идея схемы была позаимствована и немного преобразована для однообмоточного трансформатора.

Схема импульсного БП к шуруповёрту

Итак, схема представляет собой классический мостовой выпрямитель, только в качестве диодов применяются их аналоги на полевых транзисторах, это хорошо различимо на приведенной схеме. Так как транзисторы должны открываться только когда напряжение на выходе трансформатора больше, чем напряжение на конденсаторе применяется компаратор. В момент запуска, когда конденсаторы питания компаратора и затворов разряжен, ток протекает по встроенным в транзистор защитным диодам, и только после того, как выпрямительный конденсатор зарядится до некоторого напряжения (порядка 5 вольт), начинают открываться транзисторы и выпрямитель выходит в рабочий режим. С учетом данного факта и помня о большой емкости выпрямительного конденсатора, становится необходимо применение так называемого мягкого старта.

Мягкий старт реализован по типичной схеме на основе балластного резистора замыкаемом при помощи реле. Управляет всем пара симисторов. После нажатия на кнопку пуска открывается симистор Т2 и через резистор R8 начинает протекать ток. Цепь VD1, R9, D2, C4 образуют выпрямитель для питания звукового излучателя, который сигнализирует о запуске устройства.

Термостат призван для отключения схемы в случаи перегрева балластного резистора, вещь совершенно бесполезная, однако стоит на всякий пожарный. После того как выпрямительный конденсатор зарядится до установленного напряжения (порядка 10 вольт на схеме, для 14,4 В рабочих шуруповерта), сработает компаратор на D1, тем самым открыв симистор Т1, который в свою очередь подаст напряжение на реле, контакты которого шунтируют балластный резистор. Свечение светодиода и молчание звукового излучается поведают нам о готовности прибора к работе. Схема в Lay прилагается.

Конструкция блока питания шуруповёрта

Как уже было сказано ранее, в качестве корпуса удобно применить родной корпус от бесперебойника. Выпрямитель оказался настолько эффективным, что транзисторы при работе даже не нагреваются, хотя изначально планировалось установить их с нижней стороны платы на радиатор. Компоновка разъемов на плате оказалась далеко не самой удачной, как можно видеть по фото провода от трансформатора пришлось пропустить под конденсатором фильтра. Сам выпрямитель не критичен к номиналам деталей, это хорошо видно если сравнить номиналы установленных компонентов с таковыми на схеме.

Схема коммутации была разбита на две платы, малосигнальную и силовую, как показала практика, довольно сомнительное решение, по этой причине трассировок для этих плат не сохранилось.

Отдельно хотелось бы поведать о резисторах балласта. Изначально был установлен один большой «белый кирпич» мощностью в 10 Вт. Его видно на фотографии платы. Он ушел в обрыв при первых тестах схемы, после чего был выкушен и заменен на пару включенных в параллель резисторов по 42 Ома из мягкого старта микроволновки, которые сгорели при первом же включении даже не успев зарядить конденсатор. Из этого можно сделать вывод что применение одного мощного резистора плохая затея, а параллельное включение высокоомных резисторов гарантия провала.

Причина в том, что чем более высокоомен резистор, тем тоньше провод которым он намотан, поэтому балласт нужно составлять из нескольких низкоомных резисторов включенных последовательно, а еще лучше применить большой советский ПЭВ. Но плата уже была собрана и иного места для установки ПЭВа не нашлось, поэтому были применены пара резисторов по 15 ом включеных последовательно.

При подключении всей обмотки к выпрямителю, выходное напряжение в режиме холостого хода составляет порядка 20 вольт. Так как шуруповерт, к которому разрабатывался данный блок питания рассчитан на 14,4 вольта, от трансформатора был сделан отвод, в результате в режиме холостого хода напряжение стало порядка 16 вольт, однако при полной остановке патрона напряжение на выходе проседает на столько, что начинает срабатывать схема мягкого старта, что говорит о полном использовании мощности трансформатора. В случаи когда требуется существенно меньшее напряжение на выходе, скажем 10 или 7,2 В, то целесообразно в этом случаи применить не мостовую схему, а двухполупериодную, соответствующим образом переделав плату.

Небольшую доработку следуют произвести и с самим шуруповертом. ШИМ, который управляет скоростью вращения электродвигателя, генерирует мощные импульсы тока, прохождение которых по длинному соединительному кабелю может стать причиной снижения КПД, да и вообще сбоям работы этого самого ШИМа, вплоть до выхода его из строя.

Дабы этого всего не случилось, у ввода кабеля требуется установить электролитический конденсатор емкостью в несколько тысяч микрофарад.

При этом банки аккумуляторов отключаются, но извлекать их всех не обязательно, они отлично обеспечивают баланс и не дают шуруповерту упасть, если он конечно вообще может быть установлен стоя.

SecreTUseR специально для сайта СхемаФорум.

Оставьте комментарий

:bye: 
:good: 
больше...