В салонах красоты для полировки ногтей часто используют минибормашину. Такую минибормашину принесли мне на ремонт. Схема блока питания выполнена в виде классического линейного регулируемого стабилизатора напряжения.
Сердцем устройсва является микросхема LM317, которая управляет выходным транзистором TIP122.
При прозвонке цепей выявил неисправные компоненты схемы, выгорели микросхема LM317, транзистор TIP122 и переменный резистор. Заменив эти детали блок заработал, появилась регулировка оборотов. Радовался я недолго, транзистор жутко грелся и вскоре приказал долго жить, потянув за собой остальные замененные детали. Повторно перепаял микросхему, но вместо родного транзистора я решил установить гораздо мощнее. Картина ничуть не изменилась, транзистор так же жутко грелся. Такая работа схемы меня совсем не устроила.
Погуглив, нашёл схему ШИМ регулятора на 555 таймере. Собрал её на макетке. Для запитывания таймера пришлось установить микросхему стабилизатора напряжения на 12В. Стабилизатор решил уставновить импульсный на микросхеме LM2576. В качестве силового ключа установил IRFZ44. Частоту работы выбрал в районе 10кГц, что бы небыло слышно писка мотора. Схема запустилась, транзистор холодный, но взорвалась микросхема стабилизатора напряжения, так как она не расчитана на входное напряжение в 50В. Пришлось установить гасящий резистор, который жутко грелся. Минусом схемы оказалось регулировка не до нуля. Поиграв с резисторами я так и не добился остановки двигателя при минимальной установке переменного резистора. Схемы хватило ровно на один день работы в салоне.
Простота схемы не всегда лучшее решение. Линенйный стабилизатор жутко греется, для силового транзистора требуется массивный теплоотвод и желательно с обдувом. К тому же у LM317 максимальное входное напряжение 40В, а в реальности в блоке после диодного моста на конденсаторе напряжение составляет 50В! Не удивительно что микросхема выгорает.
ШИМ на 555 таймере требует на выходе драйвер затвора полевого транзистора с соответствующим питанием.
Так как простой схемой не обойтись, решил ШИМ выполнить на микроконтроллере PIC12F675.
Схема состоит из четырёх блоков, собственно ШИМ контроллер, драйвер затвора, выходной транзистор и диодные мосты с трансформатором.
Для питания управляющих цепей было решено намотать на трансформатор третью обмотку с выходным напряжением 9В (намотал 55 витков проводом диаметром 0,5мм). Тем самым разделил питание управления и силовой частей. Обмотку мотал не разбирая трансформатора.
За пол часа накидал программу. Частота ШИМ составляе примерно 7,8кГц, обусловлена быстродействием микроконтроллера с 16мГц кварцевым резонатором.
Алгоритм работы простой. При включении блока микроконтроллер опрашивает задатчик скорости и плавно разгоняет двигатель до установленной скорости, потом переходит в основной цикл, при котором программа периодически опрашивает задатчик и выситавляет на выходе ШИМ сигнал, соответствующей скорости.
Драйвер затвора повышает выходные импульсы микроконтроллера с 5 до 12В и усиливает их по мощности.
В старой схеме при включении питания бормашина аж подпрыгивала на столе, происходил мощный бросок тока, что не очень хорошо для самой бормашины и её блока питания. Микроконтроллер позволил этот недостаток легко решить. Так как парой строк был организован плавный разгон двигателя (до максимальных оборотов за 4 секунды). Теперь при включении блока бормашинка плавно набирает обороты и при этом даже не качается.
Испытания прошли успешно. Игрался в течении часа, все детали блока комнатной температуры. Скорость регулируется плавно.
Тут можно посмотреть работу схемы