» » » Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора

 
 
 

Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора

📆19.07.19 🙋if33 👀2 751 💬8
При проведении электромонтажных работ обычно используют паяльники, которые питаются переменным током и напряжением не более 42 В. Допускается постоянное использование электрических паяльников 220 В, если их питание происходит от разделительного трансформатора.

Появилась идея создать очень маленький и легкий блок питания для низковольтного паяльника. При этом очень просто реализуется разделение питания паяльника и электрической сети, что значительно повышает безопасность.

После ознакомления со статьей «Dimmer (регулятор яркости)» от igRoman [1], в которой управление аналогом однопереходного транзистора было реализовано на полевом транзисторе, появилась идея применения принципа управления, изложенного в этой статье, для создания стабилизатора напряжения для низковольтного паяльника на базе схемы электронного трансформатора.



Технические характеристики БП

● Выходное напряжение регулируется в пределах 15 — 38 Вольт, ток переменный.
● Наличие выходов для паяльника с напряжением 12, 24 или 36 Вольт.
● Ток нагрузки до 1,2 А.
● Выход для питания микродрели, примерно 30 — 50 Вольт, ток 0,2 А. Ток постоянный.
● Выход для питания обжигалки для проводов 4 — 6 Вольт, ток до 5 А. Ток переменный.
● При изменении напряжения сети в пределах 180 — 240 Вольт, напряжение на паяльнике изменятся не более чем на 1,5%.


Принципиальная схема


Электронным трансформатором называют схему импульсного источника питания на основе трансформатора и высокочастотного генератора на полупроводниковых ключах. Его особенностью является то, что переключение транзисторов происходят в результате напряжений, наводимых на обмотках импульсного трансформатора и положительной обратной связи.

Началом возникновения генерации можно управлять с помощью RC цепи, работающей на однопереходной транзистор или его аналог, который выдает короткий импульс для первоначального запуска автогенератора в начале каждого полупериода сети. При этом на выходе образуются пакеты высокочастотных импульсов, длительность которых и определяет выходное напряжение автогенератора.

Применение аналога однопереходного транзистора связано с тем, что с нагрузкой или без нее программируемый однопереходный транзистор (ПОПТ) выдает только один импульс в течение полупериода и переходит в режим удержания.

Оптоэлектрический преобразователь

К сожалению, однопереходной транзистор КТ117 выдает серию импульсов при работе без нагрузки, которые плохо влияют на работу выходного каскада электронного трансформатора.

После ряда экспериментов в качестве преобразователя импульсного выходного напряжения в значение эффективного для регулирования был применен оптоэлектрический преобразователь, состоящий из лампы накаливания, двуханодного стабилитрона, регулировочного резистора и фоторезистора. При этом, благодаря инерционности нити накала лампы, получилось прекрасное интегрирование значения выходного напряжения для цепей управления.

В первом варианте схемы, была сделана попытка применить TL431 для стабилизации выходного напряжения, но попытка потерпела неудачу (паразитные колебания, которые я не смог устранить).

Стабилизация

При увеличении выходного напряжения зажигается лампа Л1, и напряжение на затворе VT1 снижается, что увеличивает время заряда конденсатора C3 и выходное напряжение снижается. При уменьшении напряжения процесс протекает в обратном порядке.

Для нормальной работы преобразователь должен быть нагружен, иначе прерывается обратная связь по току нагрузки, протекающему через трансформатор T1, и генерация может не возникнуть или будет неустойчивой.

Токовый трансформатор T1 работает в режиме насыщения и определяет частоту генерации. Поэтому число витков катушки связи подбирается по замедлению роста напряжения на базовой обмотке. После этого рассчитывается число витков базовой обмотки так, чтобы на ней было напряжение около 2 — 3 Вольт. Затем рассчитывается сопротивления в базовых цепях из расчета величины базового тока 0,1 — 0,3А.

Описание работы схемы

Питание осуществляется от сети 220 Вольт.
На входе стоит помехоподавляющий конденсатор C1 и защитный резистор R1, который работает как предохранитель.

Транзистор VT1 управляет током заряда времязадающего конденсатора C3. Управление происходит с помощью фоторезистивной пары Л1 и R11.

Аналог однопереходного транзистора собран на VT2 и VT3. Короткие импульсы запуска с аналога через резистор R18 поступают на базу нижнего плеча силового ключа VT5 и VT4 и вызывают начало генерации в каждом полупериоде сети.

К силовым ключам, через обмотку обратной связи трансформатора Т1, подключен выходной трансформатор Т2.
Трансформатор T1 работает в режиме насыщения и от его параметров зависит частота генерации.
Трансформатор T2 работает без захода в режим насыщения.

Диоды D6 и D11 служат для обеспечения полного разряда конденсатора C3 при прохождении напряжения питающей сети через ноль. При этом гарантируется стабильное время заряда C3 с начала следующего полупериода.

Двуханодный стабилитрон D10 делает регулировочную характеристику более жесткой, чем повышает стабильность выходного напряжения.

Для питания встроенного вольтметра сделана отдельная обмотка, которая питает вольтметр, и с нее же снимается значение выходного напряжения и после интегрирования поступает на измерительный вход вольтметра.

С диодного моста Br1 выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на гнезда 50 Вольт для питания микродрели.

Отдельная обмотка на 5 Вольт (эффективного значения) и ток до 5А предназначена для питания «обжигалки» для снятия изоляции проводов.

Конструкция и детали


Конструктивно все элементы схемы расположены на печатной плате, а выходные гнезда, выключатель, вольтметр и регулятор напряжения расположены на передней панели. Передняя панель и плата скреплены между собой стойками длиной 35 мм с резьбой М3.





Корпус сделан из тонкой жести.

Оптоэлектрический преобразователь

представляет собой черную трубку от кабеля, в которую с одной стороны вставлена и закреплена миниатюрная лампочка, а с другой фоторезистор. Расстояние между ними примерно 3 мм (разделены маленьким отрезком трубки ПХВ). Черная трубка не пропускает внешнего света и на концах прошита нитками.
Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора

Лампочка Л1 — миниатюрная с гибкими выводами от подсветки в автомобильных магнитолах.


Фоторезистор применен с темновым сопротивлением 1М или больше.

К силовым транзисторам прикручен небольшой радиатор (2,5×4 см), который практически не греется при работе (температура около 40 градусов).

Конденсаторы C8 и C9 на напряжение 250 Вольт, а C7 на напряжение 63 вольта.
Резистор R2 МЛТ-2, 62 ком 2 вт.
Резистор R13 — ППБ-2А 680 ом.

Двуханодный стабилитрон D10 может быть заменен двумя одинаковыми встречно включенными стабилитронами.

Моточные изделия

Моточные данные трансформаторов указаны на принципиальной схеме.
Сердечник трансформатора T1 взят от энергосберегающей лампы. Обмотки 2×2 витков и 3 витка.
Число витков зависит от сердечника трансформатора T1 и уточняется при настройке.

Встроенный вольтметр

Для измерения выходного напряжения применен миниатюрный вольтметр на семисегментном LED индикаторе и PIC16F684 [2], который плотно вставлен в лицевую панель.

Налаживание

Число витков трансформатора T1 уточняется при настройке, чтобы получить частоту генерации примерно 35 — 55 кГц при работе блока на нагрузку мощностью не менее 10 Вт.
R5 — определяет минимальное выходное напряжение.

Осциллограммы выходных напряжений:

Напряжение 12 Вольт, развертка 2 мс/дел.




Напряжение 24 Вольт, развертка 2 мс/дел.




Напряжение 38 Вольт, развертка 2 мс/дел.




Высокочастотное заполнение, развертка 20 мксек/дел.




Файлы

Плата БП, плата вольтметра, лицевая панель.7z 🕗 19/07/19 ⚖️ 23,57 Kb ⇣ 12

Итоги

Получился прибор легкий, стабилизированный, обеспечивающий безопасную работу.
Из замеченных недостатков следует отметить, что из-за своей простоты электронные трансформаторы являются источниками высокочастотных помех и наводок.

Ссылки

При разработке использованы следующие материалы:
1. igRoman, «Dimmer (регулятор яркости)»
2. И. Внуковский, «Миниатюрный вольтметр на семисегментном LED индикаторе и PIC16F684»

Спасибо за внимание!
Иван Внуковский (if33)
Украина, г. Днепропетровск
Профиль if33
Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 26 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Микрофонный ламповый предусилитель на 6Ж32П (EF86) и трансформаторах Tesla, с повышающим преобразователем анодного напряжения... Добрый день, уважаемые датагорцы и все любители электроники! Сегодня я представляю вам конструкцию...
Схема на Датагоре. Новая статья Моделирование линейного блока питания в программе «PSU Designer II»... Многие радиолюбители используют трансформаторы в качестве основы блоков питания, в том числе для...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676... Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля,...
Схема на Датагоре. Новая статья Вольтметр-амперметр переменного тока с вычислением мощности на PIC16F690 [Обновлено]... Довольно простой прибор измеряющий напряжение, ток и показывающий полную мощность потребляемую...
Схема на Датагоре. Новая статья Релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи... В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью...
Схема на Датагоре. Новая статья Лабораторный импульсный блок питания. Часть 5. Миниатюрный лабораторный ИБП... Несмотря на простоту схем импульсных блоков питания, описанных в предыдущих частях серии,...
Схема на Датагоре. Новая статья Прибор для наладки и тестирования импульсных блоков питания и сварочников... Я занят ремонтом инверторного сварочного оборудования, стабилизаторов переменного напряжения, и т....
Схема на Датагоре. Новая статья Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры... При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300...
Схема на Датагоре. Новая статья Реинкарнация компьютерных БП. Часть 3.... Из все тех же деталей компьютерного БП, используя абсолютный их минимум и не меняя практически...
Схема на Датагоре. Новая статья Реинкарнация компьютерных БП. Часть 2... Если уж брать от убитого компьютерного БП, то - по максимуму. А это значит, что кроме перечисленных...
Схема на Датагоре. Новая статья Стабилизатор напряжения сети 1,8 кВт на PIC12F675... В последнее время мощности бытовых нагрузок возросли: появились фены, обогреватели, утюги, СВЧ печи...
Схема на Датагоре. Новая статья Однофазный привод постоянного тока... В основе разработки электропривода лежит принцип работы следящего привода с одноконтурной системой...
 

Общаемся по статье 💬

«Стабилизатор напряжения для низковольтного паяльника на базе электронного трансформатора»

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 1 от 19-07-19, 22:56.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 220 комментариев
  • 274 публикации
 
Иван, привет!
Благодарим за новую статью!
thumbup
Как выглядит упомянутая "обжигалка для проводов"? Это некая петля нихрома для снятия изоляции?

<

if33

Иван Внуковский Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 20-07-19, 10:16.
Ответить
  • С нами с 2.03.2010
  • 91 комментарий
  • 16 публикаций
 
Игорь, спасибо за обработку статьи!
Обжигалка для проводов

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 3 от 20-07-19, 12:16.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 220 комментариев
  • 274 публикации
 
Выглядит очень добротно, как железяка из времен СССР. helmet
Угадал?

<

if33

Иван Внуковский Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 20-07-19, 17:18.
Ответить
  • С нами с 2.03.2010
  • 91 комментарий
  • 16 публикаций
 
Все правильно!

<

Yamazaki

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 5 от 21-07-19, 13:52.
Ответить
  • С нами с 2.07.2009
  • 183 комментария
  • 9 публикаций
 
При увеличении выходного напряжения зажигается лампа Л1, и напряжение на затворе VT1 снижается, что увеличивает время заряда конденсатора C3 и выходное напряжение снижается. При уменьшении напряжения процесс протекает в обратном порядке.

Иван, обратная связь через лампу накаливания - решение оригинальное, но потенциально опасное.
Как известно, ресурс лампочек ограничен, со временем они выходят из строя. Смоделируем этот сценарий:
При увеличении выходного напряжения лампа не зажигается, время заряда конденсатора C3 не увеличивается, напряжение увеличивается, увеличивается, увеличивается...
Воткнуть светодиодик ничего не стоит, а спать будете спокойно.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 6 от 21-07-19, 17:01.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 220 комментариев
  • 274 публикации
 
Цитата Yamazaki
Воткнуть светодиодик ничего не стоит
Светодиодик вместо лампы накаливания? Не всегда и не везде возможна просто прямая замена. sun

Цитата Yamazaki
Как известно, ресурс лампочек ограничен...
Как указал Иван, лампочка Л1 — миниатюрная с гибкими выводами от подсветки в автомобильных магнитолах — это очень надежная и вибростойкая лампа с особой конструкцией спирали.

<

if33

Иван Внуковский Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 7 от 21-07-19, 20:55.
Ответить
  • С нами с 2.03.2010
  • 91 комментарий
  • 16 публикаций
 
Я в статье указал:
При этом, благодаря инерционности нити накала лампы, получилось прекрасное интегрирование значения выходного напряжения для цепей управления

В данном случае светодиод, не подходит из-за малой инерционности. А на лампочке во время работы поступает весьма малое напряжение, около 3 -5 Вольт.
Этот стабилизатор работает у меня больше года и показал себя только с хорошей стороны.

<

error

Андрей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 8 от 23-07-19, 12:01.
Ответить
  • С нами с 3.01.2009
  • 47 комментариев
  • 4 публикации
 
Yamazaki, напрямую заменить лампочку на светоиод, конечно, не получится хотя бы потому, что на выходе - переменка. Основная проблема будет в том, что для такого БП светодиодная ООС будет слишком быстрая и блок уйдёт в разнос (как это и случилось при экспериментах автора с ТЛ431).
Можно было бы его подключить через RC, или на выпрямленное напряжение повесить... или проц добавить...

Однако, как автор упомянул в статье, "благодаря инерционности нити накала лампы, получилось прекрасное интегрирование...", как говорится "с коробки". Да, решение "в лоб", но вполне достаточно. Плюс лампа ещё и выполняет роль небольшой начальной нагрузки.

А ухудшение отклика сталилизатора из-за инерционности лампы (десятки-сотни миллисекунд) абсолютно приемлемо: нагрузка ведь - паяльник thumbup

Добавить комментарий, вопрос, отзыв 💬

Камрады, будьте корректны и вежливы, соблюдайте правила!


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew


Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.