Самодельные преобразователи и перевод 18-вольтового шуруповёрта на сетевое питание

Требования к питанию шуруповёрта от сети

При попытке подключить шуруповёрт к маломощным источникам питания (например, к штатному зарядному устройству на 400 мА) инструмент либо вращается вхолостую без тяги, либо не способен закрутить крепеж. Для уверенной работы критичен не только вольтаж, но и сила тока: в рабочем режиме 18-вольтовому двигателю требуется от 10 до 15 А, а при пиковых нагрузках ток может возрастать до 30 А.

Простая замена батареи сетевым блоком без запаса по мощности приводит к просадке напряжения или срабатыванию защиты БП.

Варианты сетевых блоков питания

В практике перевода инструмента на сетевое питание используется несколько проверенных схем:

• Использование блока питания от ноутбука. Проверенным решением является применение адаптера (например, Asus на 19 В и 5,7 А). Чтобы блок питания не уходил в защиту при пусковых и пиковых нагрузках, параллельно цепи питания внутрь отсека от старых батарей устанавливают электролитические конденсаторы (два по 10 000 мкФ на 25 В).
• Электронный трансформатор для галогенных ламп. Применяются импульсные трансформаторы мощностью 400–500 Вт на 12–14 В. Если устройство имеет две выходные обмотки, их соединяют последовательно, контролируя удвоение напряжения мультиметром в режиме переменного тока (AC). Важно: для нормального запуска такого импульсного блока требуется постоянная минимальная нагрузка (например, параллельно подключенная галогенная лампа), иначе выходное напряжение падает до 0–1,5 В. На выходе монтируется выпрямительный диодный мост на 10 А (100–200 В) и сглаживающий конденсатор на 2000–10 000 мкФ (25 В). Схема компактна и способна полностью разместиться в штатном корпусе аккумулятора.
• Классический трансформаторный блок. Собирается на базе массивного силового трансформатора (мощностью 180–600 Вт, например, сердечники типа ТС-180 от старых ламповых телевизоров или приемников). Дополняется диодным мостом на диодах 15 А и электролитическим конденсатором большой емкости (от 10 000 мкФ).
• Доработка компьютерного блока питания. Старые БП формата AT/ATX содержат готовую элементную базу (диодные мосты, конденсаторы, линейные стабилизаторы серии 7805/КРЕН5). В импульсных блоках с оптронной обратной связью выходное напряжение можно подстраивать переменным резистором, но импульсник также требует обязательной фоновой нагрузки.

Восстановление и модернизация штатных батарей

Если требуется сохранить автономность инструмента, применяются следующие подходы:

• Замена отдельных «банок». В стандартных 18-вольтовых никель-кадмиевых батареях последовательно установлены 15 элементов (в 12-вольтовых — 8–10 элементов). Часто из строя выходят не все элементы, а лишь 1–2 штуки. При перепайке блоков (например, элементами формата AA) провода запаивают флюсом, тщательно промывают место пайки, сушат и монтируют на место штатный термодатчик. Фиксировать элементы внутри корпуса рекомендуется герметиком или силиконом; монтажную пену использовать нельзя, так как при расширении она деформирует и разрывает корпус.
• Буферная работа от зарядного устройства. При частично живом аккумуляторе (потеря емкости до 80%) провод от зарядного устройства выводят напрямую на клеммы шуруповёрта. Прибор постоянно находится под напряжением подзарядки, компенсируя пиковые просадки остаточной ёмкостью аккумулятора.
• Опасность литиевых батарей. Прямое извлечение литий-ионных аккумуляторов (3,7 В) из старых батарей ноутбуков и их неконтролируемое подключение без специализированных плат защиты (BMS) к шуруповерту категорически не рекомендуется из-за риска термического разгона и взрыва под высокими токами.

Автономные преобразователи для зарядки электроники

Для зарядки мобильных устройств, портативных раций и КПК в полевых условиях используются компактные конвертеры:

• Топология SEPIC на микросхеме MC34063. Повышающе-понижающая схема позволяет получать стабильные +5 В (ток до 0,5 А) при широком диапазоне входящего напряжения от +4 до +14 В. В качестве силового ключа используется n-канальный MOSFET-транзистор, обладающий минимальным сопротивлением в открытом состоянии и минимальным нагревом. Управление затвором полевого транзистора строится на связке вспомогательного биполярного транзистора, резистора и диода. Микросхема MC34063 сохраняет устойчивый запуск при падении входного напряжения вплоть до 1,8 В.
• Полевая солнечная станция на базе автомобильного адаптера. Неисправные или дешевые автомобильные зарядные устройства часто содержат готовую импульсную плату, обеспечивающую 5,1 В (до 500 мА) при входном напряжении от 4 до 30 В (собственное потребление схемы 10–15 мА). Для работы в поле плата дорабатывается: штатные входные конденсаторы меняются на высоковольтные (например, 220 мкФ на 50 В вместо 100 мкФ на 10 В). Питание подается от двух солнечных панелей по 9 В (номинал 150–200 мА, ток КЗ до 300 мА). Для гидроизоляции схема заливается термоклеем.
• Повышающий преобразователь слабого тока. Схема преобразования сверхнизкого напряжения солнечной батареи (от 1–3 В) до уровня 12–15 В собирается на базе ферритового сердечника (диаметр 10 мм, длина 50 мм от магнитной антенны радиоприемника). Первичная обмотка мотается проводом диаметром 0,7 мм (длина 100 см), вторичная — проводом 0,5–0,7 мм (длина 30 см). В обвязке используются транзистор NPN на 40–150 В (100–300 мА, например КТ604), быстродействующий диод 1N4007, резистор 1 Ом (1 Вт) и конденсаторы 10 мкФ (16 В) и 100 мкФ (25 В). Это позволяет заряжать аккумуляторы даже в условиях глубоких сумерек.