Блок питания к электропаяльнику

Блок питания для паяльника

При работе с элементами МОП-структуры, во избежание выхода их из строя, используются паяльники с развязкой от сети и с низким напряжением питания (12. 36 В). Поэтому для таких паяльников требуются блоки питания, простейшим из которых является понижающий трансформатор.

Для расширения возможностей паяльника блок питания должен изменять в некоторых пределах выходное напряжение. Это может осуществляться ступенчато — переключением отводов вторичной обмотки трансформатора, или плавно—с помощью электронной схемы [1]. В последнем случае часто вводится термостабилизация заданного режима [2, 3]. Термостабилизация в блоке питания автоматически поддерживает потребляемую паяльником мощность при изменениях напряжения в сети. При ступенчатом управлении такая компенсация осуществляется переключателем. Если выбрать изменение напряжения у смежных отводов на 20%, то изменение напряжения в сети на 10% компенсируется переключением на одну позицию.

Что касается выбора оптимальной мощности паяльника для конкретной работы, то и при плавном, и при ступенчатом управлении режим определяется в процессе самой работы (не должно быть недогрева или перегрева жала). Для термостабилизированного управления требуется датчик температуры (термопара), который обычно запрессовывается в заднюю часть паяльного стержня. Это практически исключает использование сменных стержней, что ограничивает возможности паяльника.

Предлагаю блок питания с номинальным напряжением 24 В для паяльника со сменными стержнями, описанного в [4]. В основу положен импульсный блок питания из [5]. Схема блока приведена на рис.1. Питающее напряжение снимается с обмотки II трансформатора Т1 и через переключатель SA2 подается на выходной разъем XS2 блока. Запуск импульсного преобразователя осуществляется релаксационным генерагтором на неоновой лампе HL1. Неоновая лампа заменяет транзистор Т3 [5], который требует подбора при работе в лавинном режиме. Транзисторы VT1, VT2 устанавливаются на теплоотводах площадью 25. 30 см 2 каждый.

Трансформатор Т1 изготовлен на магнитопроводе из двух сложенных вместе колец К31х18,5×7 из феррита 2000НН. На кольца укладывается однослойная изоляция из лакоткани. Обмотка I содержит 82 витка провода ПЭВ-2 00,2 мм (рис.2а). Поверх обмотки укладываются два-три слоя лакоткани. Обмотка II содержит 15 витков провода ПЭВ-2 01,0 мм и имеет отводы от 11, 12, 13, 14 и 15 витков (рис.2б). Отводы выполняются тем же проводом. Наружная часть витка зачищается от изоляции, и к ней припаивается залуженный конец отвода (рис.2в), который затем отгибается. Обмотка III содержит 2 витка провода ПЭВ-2 d=0,3 мм.

Трансформатор Т2 изготовлен на кольце К10x6x5 из феррита 2000НН. Обмотка I содержит 10 витков провода ПЭВ-2 00,3 мм, обмотки II и III — по 6 витков того же провода.

В блоке питания применены резисторы МЛТ. Электролитический конденсатор С1 — импортный. Конденсаторы С2, СЗ, С4 — типа К73-17В. Переключатель SA2 — 5П2Н-ПМ. Соответствующие выводы обоих направлений запараллелены для увеличения нагрузочной способности по току. В случае замены допустимый ток переключателя должен быть не менее 1,5 А.

Неоновую лампу HL1 можно вынести на лицевую панель блока как дополнительный индикатор включения сети. Для установки на печатную плату подходит лампа ТН-0,3-1 с байонетным цоколем. К ней припаиваются выводы из проволоки 00,8 мм. Можно воспользоваться выводами от резистора МЛТ мощностью 0,5 или 1,0 Вт (рис.За), но лучше использовать лампу с гибкими выводами (рис.Зб). Индикаторная лампа HL2 — КМ-48-50, выходной разъем — СГ-5.

Чертеж печатной платы приведен на рис.4. Плата изготавливается из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Прорези в фольге шириной 1. 1,5 мм для формирования дорожек выполняются резаком. Расположение деталей на плате показано на рис.5.

Готовый блок практически не нуждается в налаживании. В случае отсутствия запуска преобразователя (релаксационный генератор работает, что видно по неоновой лампе) следует поменять местами выводы обмотки I трансформатора Т2 или обмотки III трансформатора Т1. Особое внимание следует уделить распайке выводов обмоток II и III трансформатора T2. Направление навивки этих обмоток указано на схеме блока точками.

Блок собран в корпусе из алюминия толщиной 1 мм, габариты — 160x75x60 мм. На нагрузке 20,7 Ом он вырабатывает напряжения в виде меандра с амплитудами 19,9; 21,7; 23,4; 25,2; 27,0 В. Чтобы получить другие выходные напряжения, необходимо изменить количество витков обмотки II трансформатора Т1. Исходная схема [5] обеспечивает мощность на выходе до 180 Вт.

Внимание! При налаживании блока необходимо соблюдать правила электробезопасности, поскольку его элементы гальванически связаны с сетью.

1. Матлик Н. Продление срока службы электропаяльника. — Радиомир, 2001, N9, С.20.

2. Коноплев И. Электропаяльник с терморегулятором. — Радио, 1995, N2, С39.

3. Цыбин В. Термостабилизатор для электропаяльника. — Радио, 1996, N12, С.50.

4. Касинский С. Паяльник со сменными стержнями. — Радиомир, 2004, NN7-9.

5. Барабошкин. Усовершенствованный экономичный блок питания. — Радио, 1985, С.51.

Паяльник является одним из основных инструментов, применяемых мастерами-электронщиками в своей работе. В процессе ремонта электронных схем собственно пайка занимает относительно небольшие промежутки времени.

При этом паяльник остаётся включенным и длительное время бесполезно излучает тепло. В таких случаях может оказаться весьма удобным простой импульсный паяльник, экономящий электроэнергию.

Отличительные качества

Импульсный паяльник имеет некоторые отличия от традиционных устройств, применяемых для пайки:

• работа в импульсном режиме, только при нажатой кнопке;
• быстрый разогрев до рабочей температуры, время которого не превышает нескольких секунд;
• жало импульсного паяльника представляет собой проводник, нагреваемый протекающим по нему током.

Обычный электропаяльник является прибором, обладающим существенной инерцией. Его жало изготавливается из медного прутка. Нагрев осуществляется контактным способом, путём теплопередачи от нихромовой спирали, нагреваемой электрическим током.

Нагрев такого прибора может длиться несколько минут, что естественно доставляет неудобства. По этой причине такие паяльники не выключают.

Импульсные паяльники выполняются в форме пистолетов, имеющих кнопку включения, расположенную в районе курка. На конце «ствола» располагается петля из медной проволоки, играющая роль жала импульсного паяльника.

Для удобства осуществления пайки, возле жала обычно располагается подсветка, включающаяся при нажатии кнопки включения. Роль подсветки в старых моделях импульсных паяльников играла низковольтная лампочка накаливания, в современных моделях используются светодиоды.

Два типа блоков питания

Внутри корпуса находится блок питания устройства, обеспечивающий ток накала и питание подсветки. Конструкции блоков питания бывают двух типов.

Первый тип – это трансформаторный паяльник. Схема такого блока весьма проста. Внутри его корпуса установлен обычный понижающий трансформатор, рассчитанный на работу от сети 220 вольт.

Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Одна из них питает лампу или светодиод подсветки. Вторая является силовой, по ней протекает ток накала жала. Силовая обмотка содержит 1-2 витка, сделаннных медной шиной или толстым проводом. В конце «ствола» пистолета эта обмотка надёжно соединяется с проволочной петлёй, служащей жалом паяльника.

Курок пистолета осуществляет импульсное подключение первичной обмотки трансформатора к сети. При этом вторичная силовая обмотка, работая в режиме короткого замыкания, производит быстрый разогрев рабочей части.

Второй тип импульсных паяльных приборов содержит преобразователь высокой частоты. Такая схема, безусловно, сложнее предыдущей, но за счёт применения высокочастотного трансформатора, позволяет существенно снизить вес и габариты изделия.

Изготовление по трансформаторной схеме

Как уже было отмечено выше, электрическая схема трансформаторного устроства очень проста. Главными задачами, которые необходимо решить при изготовлении импульсного паяльника из трансформатора, – это найти подходящий трансформатор, пистолетную рукоятку с кнопкой и всё это скомпоновать.

Что касается трансформатора – подойдёт любой мощностью 50-100 Ватт. Если под рукой ничего такого нет, можно приобрести или снять со старого светильника трансформатор, использующийся в китайских люстрах для питания галогенных ламп на 12 Вольт.

Вторичную обмотку нужно аккуратно демонтировать, не повредив первичную. Вместо неё наматывается один виток шиной достаточного сечения. Здесь важно подобрать такой проводник, который пройдёт в окно магнитопровода трансформатора. Шина должна доходить до конца «ствола», где её нужно соединить с медной петлёй – жалом.

Расположить трансформатор можно либо в рукоятке, либо на линии «ствола». По возможности следует располагать трансформатор как можно ближе к жалу, так как по вторичной обмотке будет проходить значительный ток, и этот виток лучше сделать коротким.

Схема с высокочастотным преобразователем

Для изготовления самодельного импульсного паяльника второго типа необходимо собрать схему преобразователя частоты. Эта задача представляет определённую сложность, требует некоторой квалификации, и скорее всего игра бы не стоила свеч, если бы не одно обстоятельство.

Подходящий готовый преобразователь имеется в электронном балласте, который можно извлечь из энергосберегающей лампы или люминесцентного светильника.

Переделка внутренней схемы электронного балласта минимальна. Нужно замкнуть между собой проводники, питающие газоразрядную лампу. После этого остаётся только дополнить импульсный трансформатор устройства вторичной обмоткой из одного витка толстого провода. Всё просто, но не совсем.

На штатном трансформаторе, которым снабжена электронная пускорегулирующая аппаратура люминесцентных ламп, это сделать не удастся. Дело в том, что этот трансформатор весьма мал, и никакой провод внутрь его кольца не просунуть.

Выход один. Нужно найти ферритовое кольцо большего типоразмера и намотать на неё первичную обмотку, не забывая прокладывать между слоями изоляцию из лакоткани. Через оставшееся в середине кольца отверстие нужно пропустить один виток провода, который будет служить вторичной обмоткой.

Принцип компоновки тот же, что и в предыдущей конструкции. Трансформатор (а значит, и вся плата преобразователя) должен быть расположен как можно ближе к проволочному жалу. Кнопка, как и в предыдущем случае, должна включать подачу сетевого напряжения, в данной схеме – на плату преобразователя.

Преимущества и недостатки

Несколько слов о достоинствах и недостатках этих конструкций. Итак, в активе имеем следующие положительные качества:

• импульсный паяльник пистолет удобно держать в руке, кнопка включения находится под указательным пальцем;
• быстрый разогрев паяльника позволяет держать его отключенным, производя включение только по необходимости, что экономит электроэнергию;
• имеющаяся подсветка создаёт дополнительные удобства при пайке.

Имеются некоторые недостатки, проявляющиеся в работе импульсных устройств. Один из них связан с напряжённым режимом работы жал таких паяльников. Дело в том, что от величины сечения петли жала зависит скорость нагрева.

Если брать проволоку большого сечения, время разогрева, да и величина требуемого тока, увеличивается. Более тонкая проволока греется быстрее, однако и быстрее сгорает.

В отличие от обычного паяльника, жало импульсного прибора служит гораздо меньше. По этой причине в конструкциях следует предусматривать возможность лёгкой замены этого элемента.

В электрике, при электромонтаже, а чаще в электронике нередко необходимо жёстко зафиксировать между собой или на плате проводники, полупроводниковые детали или микросхемы. Осуществляют это, как правило, методом пайки, с помощью паяльника. В процессе кратковременно разогревают до жидкого состояния легкоплавкий металл, что позволяет надёжно произвести качественную и долговечную фиксацию.

Импульсный паяльник: описание

В зависимости от вида работ, могут применяться паяльники различной конструкции, устройства и мощности, от индукционных до ультразвуковых. Обычный заводской паяльник, который постоянно находится в нагретом состоянии, хорош по своей эффективности, но имеет некоторые недостатки. Например, сам процесс пайки занимает очень незначительное время, по отношению ко всему процессу. Ведь нужно зачистить и подготовить спаиваемые поверхности. И всё это время паяльник находится во включённом состоянии. А это приводит не только к растратам электроэнергии впустую, но и к быстрому износу самого прибора.

Чтобы во время простоя паяльник постоянно не находился в рабочем состоянии, придумали импульсный паяльник, который отлично выполняет свою функцию и, одновременно, не находится постоянно разогретым. Именно из-за своей особенности потреблять электричество импульсами он и был так назван. Основные отличия импульсного паяльника от обычного:

• Способ нагрева;
• Высокая скорость нагрева до рабочей температуры;
• Незначительное энергопотребление;
• Возможность управления мощностью.

Принцип работы приспособления

Импульсный инструмент для пайки имеет довольно простое устройство. Нагревательный элемент представляет собой изогнутую U-образно проволоку от 1 до 3 мм, в зависимости от степени выполняемых работ. Непосредственно разогрев наконечника происходит за счёт того, что через него проходит ток минимального рабочего напряжения, но большой величины. Это вызывает принцип короткого замыкания или так называемой точечной сварки.

Добиться подобного эффекта помогает встроенный в корпус маломощный высокочастотный понижающий трансформатор и преобразователь, выдающий электрический ток частотой от 18 до 40 кГц. На концах вторичной обмотки располагаются токосъёмники, на которых и закрепляется жало.

Создание изделия своими руками

Безусловно, «импульсник» вполне можно купить и успешно пользоваться заводской версией. Однако, есть два минуса, которые говорят в пользу самодельных аналогов:

1. Низкое качество инструмента китайского производства на прилавках. Хотя и по приемлемой цене.
2. Слишком дорогие «импульсники» известных брендов.

Для того чтобы сделать паяльник своими руками, нам понадобятся:

• Силовой маломощный трансформатор;
• Медная проволока 1−3 мм для жала;
• Медная шина;
• Материал для рукоятки.

Когда всё необходимое у нас подготовлено, можно начать создавать импульсный паяльник своими руками, простая схема которого имеет следующий вид:

Единственное, что нам придётся сделать — изменить немного трансформатор, который можно снять с какой-либо старой электрической техники.

Теперь трансформатор нужно лишить обмотки, но делать это стоит аккуратно, так как она нам ещё пригодится. Далее, вручную или станком наматываем первичную обмотку — должно быть 1300 витков. Вторичная обмотка делается из шины одним витком. Для изоляции понадобится стеклоткань или термоусадка. Осталось сделать рукоятку. Для этого подойдёт любой материал, обладающий диэлектрическими свойствами.

Конечно, нужно помнить и о нагревающейся части. Здесь понадобится медная проволока от 1 до 3 мм толщиной, которую необходимо согнуть наподобие английской буквы «U» и закрепить на концах шины. Получился самодельный паяльник импульсного типа, по своим характеристикам не уступающий заводскому аналогу.

Паяльник из электронного трансформатора

Созданный нами паяльник отлично подходит для работы, но у него есть несколько неприятных недостатков: высокая потребляемая мощность и излишний вес, что не всегда удобно. Однако решение этой проблемы есть — это создание паяльника из электронного трансформатора своими руками.

Для начала нам понадобятся следующие составляющие:

• электронный трансформатор;
• медная проволока для наконечника;
• индикаторы светодиодные;
• кнопка включения-выключения;
• пластиковая коробочка для корпуса;
• стойка с диэлектрическими характеристиками.

Безусловно, ко всему прочему нам понадобится ещё и схема импульсного паяльника:

Нам понадобится импульсный блок питания, который можно взять из лампы дневного света на 40 ватт. Сделать нам придётся электронный трансформатор своими руками, то есть доработать взятый из лампы для её запуска.

Для этого нужно удалить вторичную обмотку и заменить её на один-два витка проволоки диаметром 1 мм. После проделанной работы останется лишь поместить всё это в подготовленный корпус. Для удобства желательно корпус делать в виде пистолета с ручкой, что будет значительно удобнее при работе.

После этого монтируется диэлектрическая стойка на месте «ствола», а уже на ней закрепляют само жало в виде петли. Само же жало подключается ко вторичной обмотке. В рукоятку «пистолета» необходимо вмонтировать кнопку и светодиод, который будет сигнализировать о включении во время работы. Нажав на кнопку, наконечник будет греться. Долго держать прибор включённым не рекомендуется, так как может выйти из строя вся конструкция.

Импульсник из энергосберегающей лампы

Если до этого мы использовали лишь часть энергосберегающей лампы, то в этом будем основываться полностью на ней. Ведь по своей сути это готовый импульсный блок питания. Таким образом, мы сделаем «импульсник» из энергосберегающей лампы по схеме (красным обозначены детали для удаления):

После удаления «лишних» деталей места, обозначенные «А» и «А», следует соединить при помощи перемычки. По аналогии с предыдущим способом трансформатор нужно переделать. Если места для лишней обмотки не хватает, то необходимо воспользоваться дополнительным трансформатором, который подключается первичной обмоткой в места, обозначенные красными линиями на рисунке:

Выполненные таким способом «импульсник» довольно лёгкий и удобный для работы. Тем более что оказывается практически бесплатным.

Микросхемное изделие импульсного принципа

Более сложный по своей конструкции, но и более надёжный — это импульсный паяльник на микросхеме. Этот прибор будет иметь защиту от перегрева, что автоматически сделает его более долговечным и надёжным.

В таких приборах для защиты микросхемы от перегревов реализуется специальное устройство, которое исключает возникновение поломок из-за перегрева. Роль блока питания здесь осуществляет резистор, а само устройство должно обладать регулируемым входом напряжения, изменяемое от 0 до 15 В. Резистор МЛТ с номиналом 8 Ом и мощностью 0,5 кВт обеспечивает нагрев наконечника.

Чтобы сделать такой резистор, одну ножку элемента удаляют, а там, где она закрепляется просверливают отверстие с помощью сверла на 11 мм. Во избежание прикосновения с внутренней полостью чаши резистора, когда устанавливается жало, создаётся защита торца с помощью слюды. Для индикации включения в цепь добавляется светодиод, который при нажатии на кнопку сигнализирует о работе прибора.

Вышеописанные электропаяльники очень удобны и практичны в работе. Моментальный нагрев позволяет паять без траты времени. Но стоит понимать, что далеко не для всех видов пайки они подойдут. Зато в своей области применения это по-настоящему отличный помощник, способный облегчить работу своему владельцу. К тому же почти бесплатный, что зачастую немаловажно.