Импульсный источник питания для паяльника с термостатом схема

Основу аналоговой части составляет дифференциальный усилитель, собранный на операционном усилителе DA1. Выводы термопары паяльника подключают в указанной полярности к контактам 1-2 разъема X1 через резисторы R5, R6 к входам ОУ. Делитель R2, R3 создает искусственный корпус - аналоговый общий провод. При равенстве пар резисторов R4, R9 и R5, R6 коэффициент усиления определяется отношением R4/R5 или R9/R6. Сигнал с выхода DA1 через фильтр НЧ R14 С10 R15 подается на эмиттер транзистора VT3, на его базу подается опорное напряжение, снимаемое с движка резистора R19. При указанных на схеме номиналах резисторов R18-R20 опорное напряжение можно изменять с 3,8 до 11,2 В (относительно вывода 4 DA1).

Примерно в таких же пределах должен изменяться усиленный сигнал термопары на выводе 6 DA1 при изменении температуры паяльника в диапазоне задаваемых температур. Для этой цели используют балансировку ОУ с помощью выводов 1 или 5 (в данном случае вывод 1). Для устойчивости усилителя и устранения наводок со стороны преобразователя напряжения служат конденсаторы С2-С5, С8, С9. Они сужают полосу усиливаемых частот "сверху", улучшают ослабление синфазного сигнала, но не влияют на коэффициент усиления, так как схема является усилителем постоянного тока (строго говоря, усилителем медленно меняющегося тока). Работу цифрового узла - схемы формирования ШИ сигнала - рассмотрим с помощью упрощенных осциллограмм, изображенных на рис.2. Генератор прямоугольных импульсов (рис.2,а) собран на логических элементах DD1.1, DD1.2. Частота импульсов определяется элементами R1, С1 и при настройке устанавливается около 40 кГц. По фронту каждого импульса, поступающего на тактовый вход триггера DD2.1, последний переключается в единичное состояние (на выводе 13 - высокий уровень, на выводе 12 - низкий). С этого момента начинается заряд конденсатора С7 через R12, R16, VT2. Когда напряжение на С7 достигнет порога сброса триггера по входу R, DD2.1 переключится в нулевое состояние, и напряжение высокого уровня на выводе 12 откроет транзистор VT1, который быстро разряжает конденсатор С7. Цепочка R8С6 форсирует этот процесс. Время зарядки С7, а значит, и ширину формируемых триггером импульсов регулирует транзистор VT2. На рис.2,б кривая 1 изображает выходное напряжение усилителя термопары (вывод 6 DA1), прямая линия 2 соответствует напряжению на движке резистора R19. В на- чальный период времени, когда холодный паяльник включен в сеть, его температура непрерывно растет, а напряжение усилителя DA1 уменьшается. Когда это напряжение становится на 1-1,2 В меньше опорного напряжения, установленного на движке резистора R19, транзистор VT3 открывается. Ток коллектора VT3 является током базы транзистора VT2, который, открываясь во время действия высокого уровня напряжения на выводе 13 DD2.1, увеличивает скорость зарядки конденсатора С7 до порогового напряжения (рис.2,в). При этом импульсы, формируемые триггером DD2.1, становятся короче (рис.2,г). Эти импульсы с выхода 13 DD2.1 поступают на входы элементов 2И-НЕ DD1.3 и DD1.4. Импульсы с выхода 12 DD2.1 подаются на делитель DD2.2.

Поделенные на 2 противофазные сигналы поступают на другие входы элементов DD1.3, DD1.4. Работу схемы иллюстрируют соответствующие осциллограммы рис.2, снятые относительно вывода 7 цифровых ИМС DD1, DD2, кроме последней осциллограммы. На рис.2,к показана форма напряжения, приложенного к обмотке 1-2 трансформатора Т1. Импульсы чередующейся полярности с паузами между ними через Т1 прикладываются к базам ключевых транзисторов VT4 и VT5 полумостового преобразователя и поочередно открывают их. Как видно из рис.2, при нагревании паяльника паузы между импульсами минимальны (они нужны для устранения сквозного тока VT4, VT5), а мощность, выделяемая нагревательным элементом, наибольшая. Как только жало паяльника нагрелось до установленной температуры, паузы увеличиваются, импульсы на столько же укорачиваются, в результате чего мощность уменьшается, а температура стабилизируется. Вся схема питается от выпрямленного напряжения 220 В, проходящего через фильтр L1 L2 С17 С18. Нагревательный элемент паяльника подключается к обмотке 3-4 трансформатора Т2. Для гальванической развязки термопары также используется отдельная обмотка 1-2. Напряжение этой обмотки выпрямляется мостом VD4, заряжает конденсатор С13 до напряжения, близкого к амплитуде импульсов и мало зависящего от их ширины. Питание на микросхемы подается от С13 через параметрический стабилизатор R21 VD3. Для запуска преобразо- вателя нужно кратковременно нажать кнопку SA1. При этом напряжение 300 В с конденсатора С16 через токоограничительные резисторы R22, R26 подключается к стабилитрону VD3, подавая начальное напряжение питания микросхемам. Преобразователь, запустившись, обеспечивает питание схемы с обмотки 1- 2 Т2 после отпускания кнопки SA1. Хо- тя R23, R26 обеспечивают электробезопасность, следует избегать касания жала паяльника и одновременного нажатия на кнопку запуска. После отпускания последней паяльник имеет полную гальваническую развязку от сети. К обмотке 1- 2 трансформатора Т2 через R22 под- ключен светодиод HL1, он не только сигнализирует о включении паяльника, но и служит своеобразным индикатором режима работы термостабилизатора: при включении паяльника светодиод загорается с наибольшей яркостью (мощность максимальна), при нагреве жала до температуры стабилизации яркость свечения слегка уменьшается, сигнализируя о готовности паяльника к работе. В устройстве можно применить резисторы МЛТ, указанной на схеме мощности. R19 - любой малогабаритный переменный. Следует учесть, что зависимость температуры от угла поворота ручки R19 будет такой же, как сопротивления, поэтому, если желательна линейная шкала температуры, используют резистор группы А. Конденсаторы С14, С15, С17, С18 ти- па K73-17; С12, С13, С16 - K50-27, К50-29, К50-35. Остальные - керамические. Транзисторы VT4, VT5 можно заменить на КТ858А, КТ859А, КТ872А и другие высоковольтные, микросхемы К561ЛА7, К561ТМ2 - на соответствующие им из серий 564, 164. Переключатель SA1 - любой малогабаритный без фиксации. Катушки L1, L2 намотаны на тороидальном магнитопроводе К16х10х4,5 из феррита марки М2000HM1 и содержат 20 витков сложенного вдвое провода ПЭЛШО-0,25. Для трансформатора Т1 использован такой же сердечник, что и в L1, L2. Обмотка 1-2 содержит 150 витков провода ПЭЛ- ШО-0,15, обмотки 3-4, 5-6 - по 14 витков ПЭЛШО-0,25. Трансформатор Т2 намотан на кольце К28х16х9 из феррита М2000HM1. Сначала наматывают обмотку 5-6 - 230 витков провода ПЭЛШО- 0,25. Обмотка 1-2 содержит 53 витка ПЭЛШО-0,15. Последней наматывают обмотку 3-4 проводом ПЭВ-2 1,0. Для паяльника с сопротивлением нагревательного элемента 15 Ом обмотка 3-4 содержит 42 витка, а максимальная мощность получается около 40 Вт. Чтобы от изготовленного блока можно было питать паяльники с другим сопротивлением нагревателя, обмотку 3-4 выполняют с отводами. Мне удалось разместить устройство в корпусе размером 85х80х20 мм, склеенном из полистирола и закрывающемся металлической крышкой. Монтаж получился очень плотный - печатно- навесной. Электронный блок был предварительно собран, налажен и испытан на макетной плате.