Мощный блок питания для шуруповерта

Мощный блок питания для шуруповерта

• Усилители мощности
• Светодиоды
• Блоки питания
• Начинающим
• Радиопередатчики
• Разное
• Ремонт
• Шокеры
• Компьютер
• Микроконтроллеры
• Разработки
• Обзоры и тесты
• Обратная связь

Форум

• Усилители мощности
• Шокеры
• Качеры, катушки Тэсла
• Блоки питания
• Светодиоды
• Начинающим
• Жучки
• Микроконтроллеры
• Устройства на ARDUINO
• Программирование
• Радиоприемники
• Датчики и ИМ
• Вопросы и ответы

Online расчёты

Умный дом

Видео

RSS

Приём статей

• Усилители мощности
• Светодиоды
• Блоки питания
• Начинающим
• Радиопередатчики
• Разное
• Ремонт
• Шокеры
• Компьютер
• Микроконтроллеры
• Разработки
• Обзоры и тесты
• Обратная связь

Форум

• Усилители мощности
• Шокеры
• Качеры, катушки Тэсла
• Блоки питания
• Светодиоды
• Начинающим
• Жучки
• Микроконтроллеры
• Устройства на ARDUINO
• Программирование
• Радиоприемники
• Датчики и ИМ
• Вопросы и ответы

Online расчёты

Умный дом

Видео

RSS

Приём статей

Блок питания для шуруповерта

У многих завалялись старые шуруповерты с никель кадмиевыми аккумуляторами, выкидывать их жалко, а покупать новые аккумуляторы довольно дорогое удовольно дорого. Но в то же время, валяясь без дела они никакой пользы приносить не будут. Возникает идея перевести их на сетевое питание.

Ранее я собирал мощный источник питания для шуруповерта на основе электронного трансформатора, в этот раз я решил сделать блок питания на IR2153.

Это классическая полумостовая схема. Питание микросхемы IR2153 берется с переменной линии, гаситься резистором, выпрямляется, фильтруется и поступает на микросхему.

Силовые ключи в моем случае – это высоковольтные N-канальные полевые транзисторы 10N60, на 600 вольт 10 ампер.

Выходной выпрямитель однополярный со средней точкой, построен на диодной сборке на 45 вольт и 30 ампер, хватит с головой.

На выходе, после выпрямителя стоят пара конденсаторов на 35 вольт, большая емкость в принципе не нужна, но желательно взять их с низким внутренним сопротивлением.

Трансформатор можно взять готовый, от любого компьютерного блока питания, в ноем случае откопал такой

Можно использовать трансформаторы удлинненного типа, такие часто ставят в блоки АТХ450 ватт, перематывать их также не нужно, штатные обмотки позволят получить напряжение на выходе около 12-15 вольт.

В моем случае возникли проблемы так, как я забыл по вертикали отзеркалить трансформатор на шаблоне платы, а когда уже заметил, плата была вытравлена, а пол схемы собрана. Трансформатор я перемотал, нагрел паяльником минут 10, затем аккуратно разобрал сердечник, убрал все штатные обмотки и намотал новые.

В случае использования трансформаторов таких же размеров от компьютерных бп и с учетом рабочей частоты микросхемы IR2153 первичная обмотка содержит около 40 витков проводом 0.8 мм, вториная обмотка мотается с расчетом 1 виток 3-3,5 вольта, в моем случае намотал 2 по 5 витков, выходное напряжение получилось около 17 вольт, но под нагрузкой будет немного меньше.
Диаметр провода обмотки 1,2мм, этого хватит чтоб получить на выходе приличный ток.

Пример расчета импульсного трансформатора

Платку старался сделать максимально компактной, она без проблем должна влезть в корпус 18-и вольтового никель кадмиевого аккумулятора шуруповерта, но возможно придется платку легонько подточить.

Собранный блок питания может отдавать в нагрузку мощность около 200-250 ватт, а если использовать трансформатор удлиненного типа, с блока можно выкачивать гораздо больше.

Шуруповерт может потреблять от аккумулятора огромные токи 20-30 и даже 40 ампер, если патрон полностью остановить. Собранный блок питания защит не имеет и при жестких перегрузках может не выдержать. Настоятельно рекомендую трещетку на самом шуруповерте никогда не устанавливать в положение максимального усилия, это очень важно, трещетка и есть защита.

Условия охлаждения блока питания не ахти, транзисторы и диод необходимо обязательно установить на радиаторы, а в корпусе самого аккумулятора высверлить отверстия для воздушного охлаждения.

Для уменьшения габаритных размеров источника питания я исключил входные и выходные фильтры, так как нагрузкой у нас является двигатель шуруповерта, а не усилитель мощности или прочее чувствительное устройство.

Конденсаторы полумоста на 200 -250 вольт, емкость от 220 до 470мкФ, каждый конденсатор зашунтирован выравнивающим резистором, которые одновременно разряжают их после отключения блока от сети. Такие конденсаторы также можно выдрать из компьютерных блоков питания.

Полевые транзисторы любые n-канальные с током от 7 Ампер на напряжение 500-600 вольт, старайтесь выбирать ключи с малой емкостью затвора и сопротивлением открытого канала, ими легче управлять и греться будут меньше.

Пленочный разделительный конденсатор с емкостью 1-1,5мкФ желательно взять с расчетным напряжением 400 вольт, на крайний случай 250В.

Выходной выпрямитель – это мощный сдвоенный диод шотки, такие можно найти в компьютерных блоках питания, обратное напряжение сборки 40-45 вольт, ток чем больше, тем лучше.

Блок питания для шуруповерта: 5 вариантов продления жизни прибора

Главное преимущество аккумуляторных шуруповертов — мобильность, позволяющая не зависеть от сети. Такие широкие возможности для эксплуатации стали причиной их популярности, однако за эту кажущуюся практичность хозяевам спустя несколько лет приходится расплачиваться. Причина — относительно быстрый выход батареи из строя, особенно если инструмент используется владельцами постоянно. Покупка нового аккумулятора не слишком привлекательный вариант из-за его высокой цены, поэтому многие приходят к логичному решению — создают полноценный блок питания для шуруповерта самостоятельно. В этом случае в жертву приносят возможность работать в любом труднодоступном месте, зато появляется шанс использовать электрическую «отвертку» на полную мощность.

Нужна ли переделка?

Переделывать шуруповерт или нет? Перед началом работы необходимо оценить достоинства и недостатки данного решения. Если говорить о первых, то в результате хозяин добьется:

• исчезновения проблем с внезапно разрядившимся инструментом;
• отсутствия зависимости от низкой температуры, ведь при таких условиях аккумуляторы разряжаются очень быстро;
• получения стабильно крутящегося момента;
• значительной экономии, так как покупка новой, довольно дорогой батареи не потребуется.

Кроме того, это единственный остающийся вариант, если модель уже снята с производства, когда инструмент срочно необходим, а ждать прибытия нового аккумулятора времени нет. Если сам шуруповерт работает без нареканий, то противопоказаний к его переделке нет. Единственное, чего он лишится, это мобильность, но этот минус все же не так существенен, с ним можно справиться.

Важна ли мобильность?

После того как аккумуляторная батарея становится неспособной держать заряд, шуруповерт превращается в абсолютно бесполезный инструмент. Покупка нового зарядного устройства нецелесообразна, так как его цена нередко составляет до 50% стоимости новой модели. Поэтому мысль о переделке инструмента под сеть — совершенно оправданное решение.

Есть возможность восстановить характеристики аккумулятора, однако этот вариант все-таки полумера, потому что в дальнейшем ситуация повторится. Однако перед тем как выбрать решение, необходимо обдумать, что делать с мобильностью инструмента. Так ли она нужна? Есть 2 варианта потенциальной модификации шуруповерта:

1. Инструмент с внешним блоком питания. В этом случае делают отдельное устройство. Это не так страшно, потому что даже громоздкую конструкцию можно расположить в непосредственной близости от розетки. Однако с ограничением, связанным с длиной кабеля БП и сетевого шнура, придется смириться.
2. Шуруповерт с БП, вмонтированным на место аккумулятора. Такой способ модификации даст возможность избежать сборки габаритной конструкции, значительно ограничивающей применение инструмента. Но в этом случае проблему доступа тоже может создать длина сетевого кабеля. Зато использовать в таком качестве можно компактные устройства. Ими смогут стать покупные или имеющиеся блоки питания, если они подходят по характеристикам.

Способы «возрождения» шуруповерта сильно отличаются. Тем не менее, каждый из этих вариантов находит сторонников, так как отвечает разным потребностям хозяев аккумуляторных инструментов, чья эксплуатация внезапно стала невозможной.

Возможные источники питания

Чтобы любой шуруповерт мог функционировать от сети, ему необходимо обеспечить преобразование напряжения: инструмент требует всего 12, 16 либо 18 вольт. Все источники питания делятся на 2 большие группы: они могут быть импульсными либо трансформаторными.

Импульсные системы

В этих блоках питания входное напряжение сначала выпрямляется, затем преобразуется в высокочастотные импульсы. Их подают через трансформатор либо через обычные резисторы. Второй способ дает возможность получить малогабаритную конструкцию, так как в схеме отсутствует массивный силовой трансформатор.

Этот блок питания для шуруповерта обычно имеет довольно высокий КПД, достигающий 98%. Плюсом решения является защита от короткого замыкания, безопасность, которую гарантирует блокировка без нагрузки. Минусы у импульсных блоков есть. Это более низкая мощность, если сравнивать это значение с трансформаторным вариантом. Если нижний предел нагрузки минимален, то такой блок питания не сможет работать. Еще один недостаток — более сложный ремонт в случае выхода импульсного БП из строя.

Трансформаторный блок

Это классическое устройство. В линейный источник питания входит понижающий трансформатор и выпрямитель, превращающий переменный ток в постоянный. Последний элемент бывает двух видов — однополупериодный, состоящий из одного диода, либо двухполупериодный, в его составе диодный мост, собранный из 4 электронных приборов.

В схему трансформаторного блока может входить конденсатор, стабилизатор, высокочастотный фильтр и защита от короткого замыкания. Достоинства устройства: простота, надежность, ремонтопригодность, отсутствие помех, а также очень дорогих элементов. Минусы — большие габариты и такой же вес, низкий КПД. Так как часть напряжения забирает стабилизатор, выходное значение обязано быть выше того, что требуется для работы шуруповерта. Например, для инструмента с питанием 12 В нужен БП, имеющий выходное напряжение от 12 до 14 вольт.

Что потребуется для модернизации?

В необходимый набор материалов и инструментов может войти:

• изолента;
• кабель (многожильный) и провода (для перемычек);
• короб для БП (старый аккумулятор, покупное готовое устройство либо самодельная конструкция);
• кусачки;
• мультиметр;
• отвертки;
• пассатижи;
• паяльник, припой, кислота;
• строительный нож.

Перед тем как начать делать блок питания для шуруповерта, необходимо учесть размеры устройства: нужен такой корпус, чтобы собранная конструкция в него поместилась.

Блок питания для шуруповерта

Чтобы инструмент смог работать от сети, потребуется блок, который выдает на выходе от 12 до 18 (14, 16) вольт. В этом случае ориентируются на модель шуруповерта. Сетевое зарядное устройство можно сделать из имеющегося корпуса аккумулятора. В этом случае сначала оценивают его габариты, чтобы понять, поместится ли зарядка внутри. Небольшие источники питания чаще помещают в корпус шуруповерта.

1. Сначала разбирают аккумулятор, чтобы можно было вынуть все внутренности. Если корпус был склеен, то для этого пользуются ножом, которым вскрывают шов.
2. Определяют силу тока и напряжение. Так как первый параметр часто не указывают, результат находят самостоятельно — делят мощность на напряжение (ватты на вольты).
3. Припаивают электропровод к контактам зарядного прибора: латунные поверхности перед операцией обязательно обрабатывают кислотой.
4. Соблюдая полярность, обратные концы провода соединяют с выходом батареи. В корпусе аккумулятора делают отверстие для кабеля.
5. Провод фиксируют изолентой. На другом конце его должна быть вилка для включения в сеть.

Есть несколько вариантов получения блока питания. Самый простой выход — покупка готового устройства. Если планируют изготовить самодельный БП, то в данном случае схема — первое, в чем появляется необходимость. Чтобы избежать ошибок, нужно точно соблюдать последовательность соединения всех элементов, а также составить список необходимых мини-электроприборов.

Переделка «китайца» под шуруповерт

Эта самый простой способ получить необходимый источник, так как китайские приборы доступны почти повсеместно, к тому же недороги. Эти блоки питания рассчитаны на большее выходное напряжение — на 24 вольта. Поэтому первая задача мастера — понижение выходного напряжения до значений, необходимых инструменту (12-18 В).

Чтобы достичь цели, производят замену резисторов: родной R10 убирают, а в схему вставляют тот, который можно настраивать. Такая работа состоит из нескольких этапов:

1. Сначала выпаивают постоянный резистор, имеющий перманентное сопротивление 2320 Ом.
2. Затем вставляют настраиваемый резистор, на котором заранее выставляют значение 2300 Ом. Если этого не сделать, конструкция работать откажется.
3. На блок подают электричество, чтобы определить значения выходных параметров. На измерительном приборе выставляют диапазон постоянного напряжения.
4. Регулировкой сопротивления добиваются оптимального напряжения (12, 14, 16 или 18 вольт) и силы тока, не превышающей 9 ампер. Иначе преобразованный блок питания для шуруповерта из-за больших нагрузок вскоре выйдет из строя.

Модифицированную конструкцию крепят на место старого аккумулятора. Все токопроводящие элементы изолируют. Для вентиляции просверливают дополнительные отверстия, корпус закрывают. Последний этап — проверка работы шуруповерта.

Почти аналогичным образом можно переделать практически любой покупной блок питания. В этом случае помимо замены резистора может потребоваться другое преобразование — встраивание в схему дополнительных диодов.

Блок питания из адаптера для ноутбука

Источником питания для инструмента сможет стать исправный зарядник для ноутбука. В этом случае мастера ждет минимальная переделка. Для нее подойдет любое устройство, предназначенное для эксплуатации с напряжением 12-19 В. Показатели выходного тока должны быть максимально близкими к требуемым.

1. Подготавливают входной шнур от адаптера. Кусачками удаляют разъем, а концы провода зачищают от изоляции.
2. Разбирают корпус шуруповерта, затем проводники, освобожденные от изоляции, припаивают к клеммам инструмента.

Все соединения изолируют, провод выводят наружу. Корпус собирают, потом проверяют шуруповерт на работоспособность. В этом случае работа не обещает никаких сложностей, поэтому с ней справится практически любой.

Блок питания шуруповерта из компьютерного БП

Для преобразования лучше всего подходят приборы АТ-типа. Их мощности (350 Вт) и выходного напряжения (примерно 12-14 В) вполне хватает для бесперебойной работы инструмента. Еще один плюс — все технические характеристики, указанные на корпусе. Это устройство можно приобрести в магазине, либо использовать то, что прилагалось к старому компьютеру. К плюсам этого кандидата относится защита от перегрузок, кулер и тумблер включения, к минусам — габариты.

1. Первым делом разбирают компьютерный блок, затем от платы отсоединяют зеленый проводник, отвечающий за включение.
2. Отделяют все провода за исключением черного и желтого. Эти провода припаивают к кабелю, другой конец которого подключают к шуруповерту.

После изоляции блок собирают, следя за тем, чтобы шнур, находящийся внутри располагался без перекручивания. Если говорить о недостатках, то минус всего один: максимально возможное напряжение составляет 14 В, поэтому использование этого способа ограничивают характеристики шуруповерта.

Более современные компьютерные блоки питания (АТХ) не подходят для этой цели, так как они уже требуют серьезных переделок. Возможность включения у них организована по-другому — специальной схемой, расположенной на материнской плате компьютера. Такие кардинальные изменения рядовому пользователю не под силу.

Зарядное устройство автомобиля

Это еще один из популярных вариантов для превращения аккумуляторного шуруповерта в электрический. В этом случае работа происходит почти аналогично преображению компьютерного блока, однако есть несколько нюансов. Главное отличие — возможность регулировки силы тока и напряжения, что делает зарядное устройство для автомобильного аккумулятора фаворитом среди кандидатов.

1. Приобретают два многожильных кабеля. Они должны быть одинакового сечения, но для удобства лучше найти провода, имеющие разные цвета обмотки.
2. С одной стороны их на 3 см зачищают от изоляции, с другой — присоединяют зажимы «крокодилы».
3. Концы, освобожденные от изоляции, загибают, делая на них подобие крючков. Их присоединяют (припаивают) к клеммам, которыми шуруповерт крепился к аккумуляторной батарее.

Все соединения тщательно изолируют. Сверлят отверстия для проводов, затем их выводят наружу. Крокодилами шуруповерт соединяют с зарядным устройством, строго соблюдая полярность. Такой простой способ позволяет получить блок питания, подходящий ко всем моделям инструмента из-за легкой регулировки параметров.

Трансформаторные устройства

Это еще один потенциальный блок питания для шуруповерта. Такие источники на трансформаторах до сих пор не потеряли своей актуальности. Причины — простота сборки и надежность устройств. Самые большие недостатки таких конструкций — большой вес, а также значительные габариты. Однако эти минусы не так важны, если устройство становится отдельным блоком, который изготавливают для стационарного использования.

Составные части конструкции

Так как эти самодельные БП получили широкое распространение, на их особенностях надо остановиться подробнее. В состав блока питания входят следующие элементы:

• силовой трансформатор;
• выпрямитель;
• стабилизатор напряжения;
• фильтр питания.

Силовой трансформатор занимает самую большую, тяжелую и габаритную, часть устройства. Его задача — преобразование высокого входного напряжения в низкое, рассчитанное на подключаемую нагрузку.

Выпрямитель необходим для преобразования напряжения — из переменного в постоянное. Самыми эффективными устройствами являются те мостовые схемы выпрямления, которые состоят из 4 диодов, либо такие, что представляют собой монолитный выпрямительный мост. Работа фильтра питания — сглаживание пульсации напряжения после выпрямителя.

Этого набора теоретически хватает на то, чтобы гарантировать работу шуруповерта. Однако из-за скачков напряжения, его просадки вследствие увеличения нагрузки возможна нестабильная работа инструмента. Самый худший вариант — выход его из строя. Чтобы избежать такого сценария, необходим стабилизатор напряжения.

Следующая схема блока питания со стабилизатором проверена, требует минимума деталей и доступна тем, кто знаком с обращением с измерительными приборами и паяльником:

В этом случае есть возможность внести некоторые коррективы. Например, использовать транзисторы типа КТ807 и КТ819, но с любой буквой. Емкость конденсатора можно увеличить до 1000 или 2000 микрофарад (мкФ).

Необходимые условия

Главное требование — подбор трансформатора с нужным уровнем выходного напряжения. Идеал — значение немного выше того, которое требуется для работы шуруповерта. Причина — часть напряжения, которое будет оставаться на стабилизаторе. Разница между выпрямленным и стабилизированным значением должна быть в несколько вольт. Слишком низкое напряжение снизит выходное, излишек приведет к нагреванию ключевого резистора. Последний элемент обязательно крепят на радиатор охлаждения.

Необходимо обратить внимание на то, что постоянное напряжение после выпрямителя и фильтра будет в 1,4 раза превышать входное переменное. Поэтому блоку питания, предназначенному для инструмента на 12 В, нужен трансформатор, имеющий выходное напряжение переменного тока, равное 12-14 В.

Цены на различные блоки питания для шуруповерта можно узнать тут:

Самодельный блок питания для шуруповерта даст шанс значительно продлить жизнь инструмента, который, несмотря на отказ батареи, остается полностью пригодным для эксплуатации. Один из вариантов решения насущной проблемы можно увидеть в следующем видеоролике:

Импульсный блок питания для шуруповерта

На просторах интернета встречается множество схем импульсных блоков питания для шуруповертов. Они или сложны и врятли поместятся в батарейный отсек, или слишком сырые, недоработанные и ненадежные. Глядя на подобные схемы возникает много вопросов, ответов на которые нет.

Данный блок питания адаптируется под любой батарейный шуруповерт путем подбора вторичной обмотки, помещается в корпус батарейного NiCd отсека и самое главное – уверенно переносит “холодный” старт двигателя. Известно, что двигатель шуруповерта имеет значительный стартовый ток, который способен вывести из строя даже мощные ИБП или как минимум спровоцировать срабатывание защиты. Описываемое устройство справляется с большими импульсами тока, обладая при этом довольно простой конструкцией.

Схема

Вот несложная схема блока, схема была нарисована на скорую руку, может позже уделю ей время и перерисую в более понятный вид. Картинка увеличивается по нажатию.

Прототипом взята схема из советских времен и усовершенствована с помощью советов обитателей форума “Радиокот”. По сути это схема электронного трансформатора с “лишними” для китайских производителей деталями. Добавлен узел обратной связи по напряжению, он выделен красным. В идеале эта часть схемы не задействована, но это в процессе наладки.

Транзисторы взяты SBW13009 с запасом, это повышает надежность блока в целом. Схема обладает весьма полезным свойством: благодаря резисторам в эмиттерных цепях, блок во время холодных пусков, когда токи значительно превышают номинальные – повышает частоту преобразования. Благодаря этому импульсы больших токов ему не страшны. Запуск выполнен на VS1 и блокируется диодом VD5, когда устройство выходит на автогенераторный режим. В процессе опытов с блоком было решено отказаться от узла защиты, которая блокирует запуск при перегрузке – с шуруповертом она будет только мешать.

По совету “радиокотов” был введен снаббер C5R3, он снижает обший уровень помех от блока, уменьшает потери на коммутацию транзисторов и предотвращает появление сквозных токов. Выпрямление во вторичной цепи происходит по схеме со средней точкой, благодаря такому решению количество диодов уменьшено до 2 (диодная сборка) и уменьшены потери на тепло. Так же, для уменьшения потерь взята сборка из диодов Шоттки.

В отличие от электронного трансформатора (ЭТ) в схеме реализованы две обратные связи, по току и по напряжению. Благодаря этому блок запускается без нагрузки. Однако практика показывает, при работе вхолостую нагреваются силовые ключи, поэтому если удается добиться уверенного пуска шуруповерта без ОС по напряжению – C15 попросту не впаивается в схему.

Конденсаторный баян на выходе, вместо одного электролита необходим по причине тех же больших пусковых токов. Когда у меня стоял один конденсатор, его выводы плавились при определенном положении кнопки шурика. То есть выводы одного конденсатора не рассчитаны на такие токи, в принципе, как и сам одиночный конденсатор.

Резистор R8 выполняет две роли: первая – это не позволяет на холостом ходу развиться напряжению выше номинального, вторая – с отключенной ОС по напряжению дает пусковой ток во вторичной цепи и позволяет запуститься ШИМ-у шуруповерта.

Перемычка “П” используется в процессе наладки блока, при первом пуске и настройке вместо нее подключается лампа накаливания 100Вт, при испытании на шуруповерте просто замыкается перемычкой или предохранителем.

Детали

Рассмотрим используемые детали и возможность их замены.

Транзисторы

В качестве силовых ключей VT1-VT2 использованы биполярные n-p-n транзисторы SBW13009 в корпусе TO-3PN. Встречаются они в качественных АТХ-блоках, иных мощных импульсниках. В компьютерных АТХ обычного качества чаще встречаются MJE13009 в корпусах TO-220, их токовые параметры в два раза меньше. Их так же можно использовать, но нужно 4 транзистора вместо 2 и включать их нужно попарно, с индивидуальным резистором в эмиттере.

Данные транзисторы используются в мощных ИБП, поэтому снять их откуда-либо получится редко. А использовать MJE13009 как замену я бы не рекомендовал. Лучше раскошелиться на мощные, стоимость их в районе ста рублей за штуку.

Коммутирующий трансформатор

Трансформатор Тр2 намотан на колечке из феррита с прямоугольной петлей намагничивания. Такие кольца встречаются в подобных автогенераторных преобразователях – ЭТ, балласт энергосберегающей люминесцентной лампы. В светодиодных лампах таких колец нет! Категорически не рекомендую использовать обычный феррит, блок будет работать, но очень ненадежно, на транзисторах будет рассеиваться много тепла, сквозные токи будут обычным делом. Желтые кольца из компьютерной техники так же не подойдут!

Вариант извлечения из ЛДС энергосберегающей лампы мне кажется самым доступным – колечко можно взять из сгоревшей лампы. Так как обмотки будут выполнены обмоточным эмалированным проводом, нужно покрыть кольцо парой слоев цапонлака, на крайняк лаком для ногтей без блесток. Главное проследить чтобы лак попал на всю поверхность, в том числе на внутреннюю сторону. Лак выступает в качестве дополнительной изоляции.

Все обмотки выполнены эмалированным проводом ПЭЛ или подобным, если имеется ПЭЛШО (в дополнительной шелковой оплетке) это еще лучше. Обмотка 1 содержит один законченный виток провода не тоньше 0.8 мм. Для дополнительной изоляции его лучше поместить в отрезок изоляции монтажного провода. Обмотки 2,3,4 содержат по 4 витка 0.3-0.4 мм. Очень важно мотать все обмотки в одну сторону и помечать начало, и конец!

Силовой трансформатор

Трансформатор Тр1 намотан на двух сложенных вместе ферритовых кольцах К31х18.5х7 М2000НМ. Первичная обмотка содержит 82 витка провода 0.6 мм. Обмотка намотана по всей окружности кольца. Кольца изначально изолированы от обмотки, так же между обмотками следует выполнить надежную изоляцию. Я использовал изоленту, но лучше использовать более термостойкую, например лакоткань.

Данные вторичной обмотки зависят от рабочего напряжения шуруповерта, для 12-вольтового 8+8 витков (16 витков в одну сторону с отводом от середины) провода не тоньше 1.4 мм. Вообще диаметр провода вторичной обмотки следует брать максимально возможный. Лучше мотать жгутом из нескольких жил (4-5 шт) провода 0.8-1 мм. Главное, чтобы обмотка уместилась в окно колец. Я к примеру, взял провод с дросселя АТХ. Про точный подбор витков для шуруповертов более 12 В или меньше немного ниже.

Во время намотки вторичной обмотки следует оставить свободное место под 2 витка обмотки номер три. Выполнить ее можно как эмалевым проводом 0.3, так и монтажным. Обмотки один и три следует помечать, где начала.

Для трансформатора можно использовать ферритовые кольца проницаемостью 2000 других, близких размеров, главное, чтобы площадь поперечного сечения колец была не меньше. В магазине я нашел кольцо R36x23x15 PC40, в недалеком будущем испытаю его. Такое колечко может заменить два К31х18.5х7. Аналогично коммутирующему трансу, желтые комповские кольца неприменимы!

Некоторые умельцы на форумах утверждают, что мотали данный трансформатор на кольце К28Х15Х11. Возможно так и было с другими намоточными данными (первичка 100+ витков), я не рекомендую рассматривать такой вариант – нужно обладать нехилым мастерством, чтобы уложить все обмотки на маленькое кольцо!

Если для обмоток используется б/у-шный провод, следует пристально следить, чтобы лаковая изоляция не была повреждена!

Дроссель

А вот для дросселя L1 желтое колечко наоборот в самый раз! Точнее не любое желтое, а именно с дросселя групповой стабилизации (ДГС) из компьютерного блока питания. Я применил кольцо с внешним диаметром 27 мм. Намотать нужно не менее 20 витков проводом, сечением не ниже, чем у вторичной обмотки Тр1.

Конденсаторы

Все конденсаторы “горячей” части схемы должны быть рассчитаны не менее чем на 400В. В качестве C3-C4 я применил пленочные из АТХ, они на 250В, терпимо, но лучше ставить на 400. Емкость их может быть ниже, но тогда может произойти снижение мощности. Так же можно снизить C2 с 200 мкф до 100, возможно, тогда падение напряжения на нагрузке будет более крутым.

Конденсатор снаббера C5 минимум на 1000В, изначально берется 3.3n и подбирается по нагреву резистора. C15 достаточно на напряжение 50В.

В низковольтной части C6-C7 не ниже 50В, электролитические C8-C14 не ниже 25В. Количество электролитических кондеров не принципиально, главное не меньше 5 шт, номиналом 100-1000 мкф.

Резисторы

Резисторы берутся согласно указанных на схеме номиналов и мощностей. R3 взят из снаббера АТХ, габариты его несколько больше стандартных 2ВТ, поэтому не могу сказать о его мощности точно. Данный резистор может прилично греться, поэтому мощность его лучше брать побольше.

В качестве R1 взят термистор из того же АТХ, он очень малогабаритный. В крайнем случае его можно заменить на резистор 3-5 Ом 5Вт, но он занимает много места.

Диоды

Диодный мост VDS1 на 3-4А из полюбившегося АТХ, можно заменить на четыре диода 400В 3А. Диоды FR107 взяты оттуда же, меняются на любые другие с обратным напряжением не менее 1000В. Динистор VS1 можно взять из сгоревшей лампы вместе с кольцом, как правило, динистор целый.

Диодная сборка из двух диодов Шоттки VD3-VD4 – S30D40C взята с 5-вольтовой шины АТХ. Держит она 40В и 30А. Вообще, эти диоды можно взять на свое усмотрение, напряжение должно превышать рабочее в два раза и ток 15-20А. Для не слишком мощных шуруповертов можно брать сборку с 12-вольтовой шины АТХ, это актуально, когда напряжение питания шуруповерта превышает 20В, 40-вольтовая S30D40C становится не так надежна. Запас по напряжению необходим, ибо на выходе силового трансформатора могут присутствовать выбросы, превышающие номинальные значения.

Налаживание

Для налаживания следует собрать схему на макетной плате, категорически не советую собирать сразу рабочую конструкцию. Слишком большой разброс параметров трансформаторов может потребовать дополнительных решений.

Первый пуск

Для первого включения вместо перемычки “П” подключается лампа накаливания 220В 100Вт. Так же, на выход нужно подключить лампу 20-30Вт, автомобильную или галогенку 12В. Перед пуском C15 выпаивается. Правильно собранный блок начинает работать сразу: при включении галогенка на выходе светится (напряжение около 14В), защитная лампа слабо тлеет. При включении без нагрузки в трансформаторе Тр1 слышен слабый писк – это попытки пуска VS1. Защитная лампа не должна вспыхивать при включении, без нагрузки на выходе блока лампа даже не тлеет.

Работа без нагрузки

Если все совпадает с описанным – можно продолжать, если нет – ищем ошибки в монтаже или неисправные компоненты. Далее нужно определить надобность ОС по напряжению – на выход следует подключить шуруповерт. При включении шура, он должен запускаться, защитная лампа вспыхивать. Возможно, пусковых импульсов будет недостаточно для старта электроники шуруповерта. На выход подключают вольтметр и контролируют напряжение, оно должно быть в районе рабочего. При напруге в 2-3В следует уменьшить сопротивление R8, чтобы на выходе появилось устойчивое 13-15В. Резистор R8 не должен греться, максимум чуть теплым, для меньшего нагрева можно увеличить его рассеиваемую мощность. Если удалось подобрать резистор и шурик работает без дополнительной нагрузки – ОС по напряжению не нужна и C15 не понадобится вообще. При включенном блоке и не нажатой кнопке шуруповерта из блока слышен слабый писк.

При работе на галогенку транзисторы практически не греются, при работе без нагрузки нагрева нет. Максимум, что должно греться во всей схеме – резистор снаббера R3, но это пока не важно.

Если все-таки шуруповерт не запускается из-за низкого начального напряжения и подбор R8 ничего не дал, в пределах разумного, без нагрева – придется делать ОС по напряжению. Следует подключить цепь с C15, и включить блок без нагрузки. Напряжение на выходе должно быть 13-14В (при указанных намоточных данных вторички). Если блок не хочет запускаться, следует увеличить емкость C15. Так же, следует попробовать поменять местами выводы обмотки 3 силового транса. В итоге нужно добиться стабильного пуска без нагрузки с минимальной емкостью C15. При включениях защитная лампа не должна вспыхивать и даже тлеть. Недостатком ОС по напряжению может стать небольшой нагрев транзисторов на холостом ходу. Нужно погонять блок 5-10 минут для определения приемлемости нагрева.

Альтернативой для холостого запуска может стать дроссель от ЛДС энергосберегайки, включенный параллельно первичной обмотке силового трансформатора. Данный метод обладает высокой стабильностью, однако на предмет нагрева мной не исследовался.

Результатом налаживаний должен стать стабильный пуск блока (с ОС по напр.) или попытки пуска с напряжением на выходе, достаточным для запуска электроники кнопки. На холостом ходу ничего не должно греться, ну или греться незначительно. Исключение может составлять резистор снаббера R3, но это уже следующим этапом.

Вольтаж шуруповерта

Намоточные данные вторичной обмотки 8+8 витков рассчитаны на шуруповерт 12В. Могу с уверенностью сказать, что данная обмотка подойдет к профессиональны моделям 14,4В. Я подключал блок к своему рабочему шуруповерту 14,4В на литиевой батарее, который без проблем закручивает саморезы 4Х80 мм в сырое дерево без предварительного сверления. Такие саморезы от блока конечно не закручивал, но кожу подсодрал, пытаясь остановить вал.

Если вольтаж вашего отличается от 12В, то следует подкорректировать намоточные данные обмотки 2. Доматывая или отматывая витки, нужно мерить напряжение с нагрузкой – галогенной лампой 30Вт, без нагрузки напряжение будет немного больше. Я ориентировался на напряжение питания (12В) + 1В на просадку (можно не учитывать). Вообще, если шуруповерт 14,4В, не следует сразу мотать лишние витки, возможно все будет работать с должной мощностью без добавления витков. Так же хочу отметить 18В шуруповерты – несмотря на надписи на корпусе, зачастую там стоят двигатели на 12В. Про испытания на мощность немного ниже.

Так же нужно иметь в виду, что без нагрузки блок может развивать немного большее напряжение, поэтому хорошим делом будет поискать датащиты на кнопку и максимальное напряжение ее ШИМ-а. Самое главное, чтобы напруга на ХХ не превышала этот максимум. Между прочим, на аккумуляторной батарее шуруповерта без нагрузки так же напряжение немного выше номинального, для 14,4В батареи это 16 с небольшим вольт. Однако, из-за сложности подобрать напряжение обмотки точно, блок может выдавать немного больше или меньше, чем на батарее. В общем здесь все подбирается экспериментально и с головой, а если вы собрали макетный блок – голова работает.

Рабочий пуск

Теперь следует снять защитную лампу и заменить ее перемычкой или предохранителем 3-4А. Не уверен, что от предохранителя есть толк, я его ставил для самоуспокоения. Попробовать пуск с галогенкой на выходе, холостом ходу – все должно быть стабильно и без перегрева.

Теперь можно подключать шуруповерт и оценить мощность вращения. Мой зеленый бош работал так, что наверное с новой батареей было меньше мощности, при этом не перегревался. Для защиты шуруповетра от слишком больших токов в разрыв цепи можно воткнуть ограничительный шунт, заодно и померить токи. Защиту на полевом транзисторе делать я не стал, да и толку от нее не вижу: напряжение падает пропорционально увеличению тока, импульсы тока при слабом нажатии кнопки огромны (хоть и очень короткие) и будут заставлять защиту включаться.

Необходимо проверить конденсаторный баян на выходе на нагрев при больших нагрузках. У меня фиксировалась самая большая нагрузка в момент слабого нажатия кнопки, когда двигатель пищит. При этом ноги одиночного конденсатора обгорали.

Я не смог остановить шуруповерт рукой никак! Зато натер приличные мозоли! Все-таки ограничительный шунт не помешает в рабочем блоке, здесь следует руководствоваться ощущением силы вращения, а не измерениями, и контролировать нагрев двигателя. Я шунт не поставил в конечную версию, слишком много места он занимает. Ориентировочно, шунт, ограничивающий ток в 20А это: 12В(по факту просядет ниже)/20А=0,6 Ом. Взять щунт 0,6 Ом и ориентируясь на мощность вращения корректировать в сторону уменьшения, пока не появится излишнего нагрева.

Китайским мультиметром и шунтом я намерял максимальный ток где-то между 15 и 20А, это при торможении, на сколько хватало сил и руки. При слабо нажатой кнопке, когда двигатель пищит еще не запускаясь, токи были более 20А. Стоит отметить, что измерения очень приблизительные и могут сильно отличаться от реальности – цифровой мультиметр не в состоянии адекватно измерить пульсирующее напряжение на шунте. Если вы совсем новичок и не знаете, как измерить большой ток шунтом и мультиметром – про это будет небольшой обзорчик, а пока. Зачем оно вам надо?

Снаббер

Как я писал выше, цепочка C5R3 может сильно греться, точнее именно резистор. И даже если нагрева нет на ХХ или малых нагрузках, при большой нагрузке резистор может аж вонять. Объясняется это повышением частоты преобразования с повышением выходного тока, следовательно, сопротивление конденсатора уменьшается. Изначально C5 следует брать 3.3 нанофарада (3300 пФ) и подбирать по нагреву резистора, уменьшая емкость. Я остановился на 1000 пФ. Обратите внимание, что щупать детали следует на выключенном блоке и разряженном конденсаторе C2. Выпрямленное и отфильтрованное сетевое напряжение составляет около 310В!

Не стоит уменьшать емкость конденсатора с запасом, чтобы нагрева не было вообще! Тогда от него будет мало толку. Нагрев должен быть терпимым для длительного использования.

Печатная плата

Я плохой проектировщик печаток, поэтому плата у меня получилась громоздкой, двухэтажной. Если кто будет разрабатывать свою печатную плату – буду благодарен если предоставите рисунок, контакты в подвале сайта.

Два уровня платы сделаны из двух кусков стеклотекстолита 70Х70 мм. На первом этаже находятся фильтрующие конденсаторы, силовой трансформатор и мягкими проводами подпаяны транзисторы. Печатка прорезана острым резаком без всякого травления. Монтаж деалей обычный, в отверстие, рисунок со стороны медной фольги. Подпаянные транзисторы находятся на радиаторе под платой вместе с диодной сборкой Шоттки VD3, VD4.

Платы соединены между собой медным одножильным монтажным проводом, перемычка с эмиттера VT1 лишняя, она задумывалась для работы защиты, от которой я отказался.

Вторая плата выполнена поверхностным монтажем. У меня влезли не все выходные конденсаторы, пришлось их добавлять в корпус батареи.

На вторую плату подается сетевое напряжение, с нее же берется выходное. С диодной сборки приходит +, на которую в свою очеред приходят крайние выводы вторички Тр1. При уверенной работе без ОС по напряжению, цепь с С15 не нужна, как и соответствующие этой цепи обмотки.

На плату не влезли все конденсаторы выходного конденсаторного баяна, поэтому несколько конденсаторов пришлось расположить в клеммном углублении батарейного отсека.

Дно батарейного корпуса пришлось вырезать, так как плата не влезла полностью, к тому же для надежности был использован радиатор. В конечном итоге у меня получился такой блок:

При грамотном проектировании и использовании подходящих компонентов, блок все-таки можно поместить в родной корпус батареии не вылазия за его пределы. Мне это почти удалось. С другой стороны, если использовать блок отдельно от шуруповерта, можно вообще не переживать за габариты. Однако в таком случае придется использовать провод от преобразователя до шурика сечением не менее 2,5 мм2. На 4-х метровом проводе 1,5 мм2 мощность немного падает.

Данное решение является интересным с точки зрения применения: никаких ШИМ-ов и сложных схем, его можно применять для питания различных мощных приборов. Не зря ведь эту схему широко используют для питания галогенных ламп!

На этом мы закончим описание, позднее здесь же дам объективную оценку использования блока в реальных, рабочих условиях стройки. Предварительная оценка по мощности вращения: 5+!

Обновление от 28.12.2019

Блок питания очень мощный, вполне справляется с долгим сверлением. В реализации без ОС по напряжению, блок может быть подключенным к сети хоть целые сутки – нагрева нет.

Однако в процессе эксплуатации на объекте выявился существенный недостаток: при заклинивании вала двигателя могут перегорать силовые ключи. У меня всегда вылетал “минусовой” транзистор (нижний по схеме), а второй оставался целым.

Так как заклинивание вала эквивалентно короткому замыканию на выходе БП, нужно принять меры, устраняющие это явление. Посмотрим на работу аккумуляторного инструмента – за счет “мягкой” вольт-амперной характеристики (ВАХ) батареи, при слишком больших нагрузках и заклинивании просаживается напряжение, в следствии чего уменьшается и ток.

Делать защиту в “горячей” части блока считаю неактуальным, ибо при больших нагрузках защита будет часто срабатывать и потеряется удобство в работе. Все-таки меры по “смягчению” ВАХ мне кажутся более приемлемыми.

Будет очень интересно узнать ваш опыт, если будете собирать схему и пытаться сделать “мягким” заклинивание вала. Контакты в подвале сайта.