Привет, друзья. В эпоху светодиодных технологий многие все еще предпочитают для освещения использовать люминесцентные лампы (они же экономки). Это разновидность газоразрядных ламп, которые многие считают, мягко скажем, не очень безопасным видом освещения.
Но, вопреки всем сомнениям, они успешно висели в наших домах не одно десятилетие, поэтому у многих сохранились нерабочие эконом-лампы.
Как мы знаем, для работы многих газоразрядных ламп требуется высокое напряжение, порой в разы выше, чем напряжение в сети и обычная экономка тоже не исключение.
В такие лампы встроены импульсные преобразователи, или балласты. Как правило, в бюджетных вариантах применяется полумостовой автогенераторный преобразователь по очень популярной схематике. Схема такого блока питания работает довольно надежно, несмотря на полное отсутствие каких-либо защит, помимо предохранителя. Тут нет даже нормального задающего генератора. Цепь запуска построена на базе симметричного диака.
Схема та же, что и у электронного трансформатора , только вместо понижающего трансформатора оттуда использован накопительный дроссель. Я намерен быстро и понятно показать вам, как можно такие блоки питания превратить в полноценный импульсный источник питания понижающего типа, плюс обеспечить гальваническую развязку от сети для безопасной эксплуатации.
Для начала хочу сказать, что переделанный блок может быть использован в качестве основы для зарядных устройств, блоков питания для усилителей. В общем, можно внедрить там, где есть нужда в источнике питания.
Нужно лишь доработать выход диодным выпрямителем и сглаживающей емкостью.
Подойдет для переделки любая экономка любой мощностью. В моем случае -это полностью рабочая лампа на 125 Ватт. Лампу сначала нужно вскрыть, достать блок питания, а колба нам больше не нужна. Даже не вздумайте ее разбивать, поскольку там содержатся очень токсичные пары ртути, которые смертельно опасны для живых организмов.
Первым делом смотрим на схему балласта.
Они все одинаковые, но могут отличаться количеством дополнительных компонентов. На плате сразу бросается в глаза довольно массивный дроссель. Разогреваем паяльник и выпаиваем его.
Дальше находим убитый блок питания от компьютера. Нам нужен только силовой импульсный трансформатор.
На плате у нас имеется также маленькое колечко.
Это трансформатор обратной связи потоку и он состоит из трех обмоток, две из которых являются задающими,
а третья является обмоткой обратной связи потоку и содержит всего один виток.
А теперь нам нужно подключить трансформатор от компьютерного блока питания так, как показано по схеме.
То есть один из выводов сетевой обмотки подключается к обмотке обратной связи.
Второй вывод подключается к точке соединения двух конденсаторов полумоста.
Да, друзья, на этом процесс завершен. Видите, насколько все просто.
Теперь я нагружу выходную обмотку трансформатора, чтобы убедиться в наличии напряжения.
Не забываем, начальный запуск балласта делается страховочной лампочкой. Если блок питания нужен на малую мощность, можно обойтись вообще без всякого трансформатора, и вторичную обмотку обмотать на непосредственно сам дроссель.
Не помешало бы установить силовые транзисторы на радиаторы. В ходе работы под нагрузкой их нагрев – это естественное явление.
Вторичную обмотку трансформатора можно сделать на любое напряжение.
Для этого нужно его перемотать, но если блок нужен, например, для зарядного устройства автомобильного аккумулятора, то можно обойтись без всяких перемоток. Для выпрямителя стоит использовать импульсные диоды, опять же, оптимальное решение – это наше КД213 с любой буквой.
В конце хочу сказать, что это только один из вариантов переделки таких блоков. Естественно, существует множество иных способов. На этом, друзья, все. Ну а с вами, как всегда, был KASYAN AKA. До новых встреч. Пока!
Хорошо известные большинству пользователей энергосберегающие лампы, несмотря на свою популярность, довольно быстро приходят в негодность и обычно не поддаются окончательному восстановлению. Однако если в них перегорает всего лишь один светильник, а питающая его схема ЭПРА остаётся в относительной целостности, она может использоваться в качестве самостоятельного блока питания (смотрите фото).
Искусственное «продление жизни» энергосберегающих изделий, у которых сгорел только один осветитель, позволяет получить дешёвый и сравнительно мощный ИБП, выходное напряжение которого может выбираться произвольно.
Устройство и принцип работы
Выпускаемые отечественной промышленностью энергосберегающие лампы, а также широко распространенные китайские их аналоги имеют схожую электронную схему (ЭПРА), работающую по принципу импульсного преобразования. Такое устройство энергосберегающей лампы обеспечивает ей следующие очевидные преимущества:
- Входящая в энергосберегающие лампы электронная начинка гарантирует высокую нагрузочную способность изделия, работающего в режиме длительного (непрерывного) свечения;
- Эффективность использования сетевого напряжения (КПД) в этом случае существенно повышается;
- Встроенная схема энергосберегающей лампы позволяет получить компактное и лёгкое изделие (за счёт отсутствия громоздкого и тяжёлого трансформатора).
Дополнительная информация. Рассматриваемая энергосберегающая импульсная схема питания имеет только один небольшой недостаток, состоящий в её низкой надёжности и частом выходе из строя.
Суть работы устройства ЭПРА (так называемого балласта) достаточно проста и состоит в следующем:
- Сначала напряжение 220 Вольт преобразуется в выпрямительном модуле в постоянный потенциал примерно той же величины;
- Затем в электронной схеме под воздействием выпрямленного напряжения формируется последовательность высоковольтных импульсов частотой от 20 до 40 кГц (точное значение зависит от конкретной модели изделия);
- На завершающем этапе преобразования электрические импульсы выпрямляются (сглаживаются) выходным дросселем, а получившееся после этого высокое напряжение подаётся непосредственно на осветительную лампу.
Для лучшего понимания принципа, согласно которому работают энергосберегающие лампы, потребуется более тщательное рассмотрение используемой в них электронной схемы.
Схема ЭПРА
Принципиальный подход к повторному применению энергосберегающего изделия предполагает использование ещё не сгоревшей электронной платы в качестве импульсного источника питания.
Обратите внимание! Если включённая в осветительную сеть лампа пока ещё горит, но при этом начинает часто мигать и самостоятельно выключаться, это верный признак того, что с определённой вероятностью её можно отнести к уже перегорающим светильникам.
Для понимания того, как работают энергосберегающие лампы, потребуется разобраться с их электронной схемой (смотрите рисунок ниже).
Рабочая схема электронного балласта включает в свой состав следующие обязательные элементы:
- Выпрямительный узел на диодах VD1-VD4, на который сетевое напряжение подаётся через дополнительный ограничивающий резистор R0;
- Высоковольтный фильтрующий конденсатор (С0) и сглаживающий фильтр (L0);
- Специальный транзисторный преобразователь, обеспечивающий формирование рабочих импульсов эсл (эта схема содержит целый ряд электронных деталей, облегчающих автозапуск колебаний частотой 20 кГц).
Диоды VD7 и VD6 выполняют защитную функцию, а трансформаторы TV1-1 и TV1-2 образуют цепи обратной связи, повышающей устойчивость процесса генерации. Красным цветом на рисунке, где изображена лампа (точнее её схема) выделен набор деталей, которые должны быть удалены при доработке электронного блока.
Важно! Указанные на рисунке контрольные точки А–А` обязательно соединяются металлической перемычкой.
Особенности доработки электронного модуля
Выбор по мощности
Перед тем, как сделать блок питания из энергосберегающей лампы, в первую очередь, нужно будет определиться с той мощностью, которая потребуется от него в каждом конкретном случае. От этого параметра будет зависеть степень модернизации электронной части, обеспечивающая возможность нормальной эксплуатации подключаемого к ней оборудования.
Так, при небольшой рабочей мощности будущего блока питания переделка ЭПРА затронет лишь малую часть всей схемы (смотрите рисунок).
Если же предполагается сделать импульсный блок питания из энергосберегающей лампы, рассчитанный на значительные нагрузки (чтобы подключать импульсный паяльник, например), его нагрузочную характеристику необходимо увеличить. Для этого потребуется существенная доработка схемы ЭПРА в расчёте на выходную мощность более 50-ти Ватт.
Для расчета этого параметра следует вспомнить, что он определяется как произведение выходного тока на рабочее напряжение. То есть, если 50-ти ваттный импульсный паяльник рассчитан на напряжение 25 Вольт, то самодельный блок питания должен обеспечивать выходной ток не менее 2-х Ампер (модернизированная схема приводится ниже).
Помимо паяльника, от такого импульсного блока питания может работать любая низковольтная лампа средней мощности.
Какие детали потребуются
На доработанной схеме №1 новые детали выделены красным цветом и обозначают следующие элементы:
- Диодный мост VD14-VD17;
- Два конденсатора (простой и электролитический) С9 и С10;
- Намотанная на балластном дросселе L5 дополнительная обмотка, число витков которой подбирается экспериментально.
Важно! Она выполняет функцию разделительного элемента, исключающего возможность попадания сетевого напряжения 220 Вольт на выход модуля питания.
Разберёмся с тем, что можно сделать, чтобы обезопасить выход БП от перегрузок за счёт правильного выбора числа витков выходной катушки.
Выбор параметров выходной катушки
Для вычисления нужного количество витков в съёмной обмотке L5 необходимо немного поэкспериментировать, то есть поступить следующим образом:
- Сначала поверх имеющейся катушки нужно намотать порядка 10-ти витков любого провода в изоляции;
- Затем следует нагрузить намотанную часть на реостат с сопротивлением 5-6 Ом и мощностью порядка 30 Ватт (для его подсоединения может использоваться метод пайки);
- В результате получают конструкцию, изображённую на рисунке ниже;
- После этого схему включают в сеть, а затем посредством тестера замеряют напряжение на реостате;
- Полученное значение в вольтах делится на намотанное ранее число витков, в результате чего получается цифра, соответствующая удельному вольтажу на 1 виток.
В завершении эксперимента определяют требуемое количество витков, необходимых для получения заданного выходного напряжения путём деления его величины на полученный ранее результат.
Конструктивное исполнение обмотки
При доработке выходной катушки всегда нужно помнить о том, что первичная обмотка находится под высоким напряжением. Поэтому все её конструктивные изменения должны осуществляться только на отключенном от сети преобразовательном устройстве.
Обмотка по варианту исполнения №1
При намотке дополнительных витков на уже имеющийся в ЭПРА дроссель не следует забывать про межобмоточную изоляцию, которая обязательна для проводов типа ПЭЛ (в тонкой эмалевой изоляции).
В качестве такой изоляции, наматываемой в несколько слоёв, следует применять специальную ленту из политетрафторэтилена, нередко используемую для уплотнения резьбовых соединений.
Дополнительная информация. Такая изолирующая лента имеет толщину всего 0,2 мм и чаще всего используется при проведении ремонтных и сантехнических работ.
Готовая обмотка нагружается на диодный мостик, выпрямленное напряжение с которого поступает на нагрузку (это может быть обычная низковольтная лампочка, например). Выходная мощность в выполненном по этой схеме блоке питания обычно ограничивается размерами используемого трансформатора и допустимыми токами коммутируемого устройства на транзисторах TV1 и TV2.
Обмотка по варианту исполнения №2
Для получения блока питания большей мощности, к которому можно будет подключать импульсный паяльник, например, потребуется более сложная доработка (смотрите схему на приведённом ниже рисунке).
В состав дорабатываемой части схемы, выделенной на рисунке красным цветом, входят следующие элементы:
- Дополнительный трансформатор TV2 с тремя обмотками (для его изготовления удобнее всего воспользоваться ферритовым кольцом с соответствующей магнитной проводимостью);
- Два полупроводниковых выпрямляющих диода VD14 и VD15;
- Сглаживающие конденсаторы C9 и C10 достаточной ёмкости.
Помимо этого обязательно нужно будет заменить коммутирующие транзисторы TV1 и TV2 на более мощные образцы с одновременной их установкой на охлаждающие радиаторы.
Обратите внимание! Для лучшего сглаживания пульсаций ёмкости большинства конденсаторов (включая выходные C9 и C10) необходимо будет немного увеличить.
В результате проведённой модернизации частично сгоревшая энергоэффективная лампа превращается в достаточно мощный блок питания (до 100 Ватт). При этом его выходное напряжение может принимать значения от 12-ти Вольт и выше при рабочем токе в нагрузке до 8-9 Ампер. Указанных параметров переделанного из сгоревшей лампы устройства вполне может хватить для питания простейшего шуруповерта, например.
В заключение отметим, что для того, чтобы использовать перегоревшую энергосберегающую лампу для самостоятельного изготовления импульсного блока питания (ибп), нужны определённые навыки обращения с электрическим паяльником. Помимо этого, потребуется умение разбираться с электронными схемами хотя бы на уровне понимания материала, приводимого в данном обзоре.
Видео
Разделы сайта
DirectAdvert NEWS
Друзья сайта
Статистика
Как переделать преобразователь экономки в импульсный БП?
Если у вас завалялась лампа экономка с неисправной колбой, не торопитесь ее выбрасывать. Внутри цоколя у нее находится схема высокочастотного преобразователя, которая заменяет габаритный и тяжелый балластный дроссель, как в схемах подключения обычных ЛДС. На основе этого преобразователя можно изготовить импульсный блок питания ватт на 20, а при более тщательном подходе и более сотни выжать можно.
Ниже представлен один из самых распространенных вариантов схем преобразователя экономок:
Это схема энергосберегающей лампы Vitoone мощностью 25 ватт. Красным цветом на ней обозначены те элементы, которые нам не потребуются, поэтому их из схемы исключаем, а между точками А и А’ ставим перемычку. Осталось дело за малым, прикрутить на выход импульсный трансформатор и выпрямитель.
Вариант уже переделанной схемы "энергосберегайки" в импульсный блок питания приведен на рисунке ниже:
Как видно из схемы, R0 поставили в 2 раза меньшего номинала, но мощность его увеличили, С0 заменили на 100,0 mF, а на выходе добавили TV2 с выпрямителем на VD14, VD15, С9 и с10. Резистор R0 служит в качестве предохранителя и ограничителя тока зарядки при включении. Номинал емкости С0 выберите таким, чтобы он (примерно) численно был равен мощности БП, который вы делаете.
По поводу конденсатора С0: его можно "выдрать" из старого пленочного фотоаппарата типа Кодак, или любой другой пленочной мыльницы, там в схеме лампы вспышки как раз стоит такой, какой нам нужен, 100mF на 350V.
TV2 – импульсный трансформатор, от его габаритной мощности, а также от максимального допустимого тока ключевых транзисторов, зависит мощность самого блока питания. Для изготовления маломощного импульсного БП достаточно намотать на имеющийся дроссель вторичную обмотку, как показано на следующей схеме:
Чтобы запитать какое-либо низковольтное зарядное устройство или не очень мощный усилитель, намотайте витков 20 поверх имеющейся обмотки L5, этого будет достаточно.
На снимке выше представлен рабочий вариант блока питания без выпрямителя на 20 ватт. На холостом ходу частота автоколебаний 26 кГц, под нагрузкой 20W 32 кГц, трансформатор нагревается до 60 ºС, транзисторы до 42ºС.
Важно. На первичной обмотке при работе преобразователя присутствует сетевое напряжение, поэтому обязательно проложите слой бумажной изоляции, которая будет разделять первичную и вторичную обмотки, даже если на первичке уже имеется синтетическая защитная пленка.
Но бывает и так, что в окне имеющегося дросселя нет достаточного пространства для намотки вторичной обмотки, или в том случае, когда нам предстоит сотворить БП гораздо большей мощности, чем мощность переделываемой "энергосберегайки" – тут без применения дополнительного импульсного транса не обойтись (смотри вторую схему статьи).
Например, мы делаем импульсный БП более 100W мощности, а используем балласт от 20 ваттной лампочки. В этом случае потребуется замена VD1 – VD4 на более "токистые" диоды, а дроссель L0 мотнуть проводом потолще. При недостаточности коэффициента усиления VT1 и VT2 по току, увеличьте ток базы транзисторов путем уменьшения номиналов R5 и R6, а также увеличив мощность сопротивлений в цепях баз и эмиттеров.
При недостаточной частоте генерации увеличьте номиналы емкостей С4 и С6.
Практические испытания показали, что полумостовые импульсные БП не критичны к параметрам выходного трансформатора, потому как цепь ОС не проходит через него, поэтому допускаются погрешности расчета до 150 процентов.
Импульсный БП 100 Ватт.
Как уже писалось выше, для того чтобы получился мощный БП, наматывается дополнительный импульсный трансформатор TV2, заменяется R0, заменяется С0 на 100 mF, транзисторы 13003 желательно заменить на 13007, они рассчитаны на больший ток, и лучше поставить их на небольшие радиаторы через изолирующие прокладки (слюду например).
Разрез соединения транзисторов с радиаторами изображен на рисунке ниже:
Действующая модель импульсного БП, работающего на нагрузку 100 Вт изображена на снимке ниже:
Трансформатор намотан на кольце 2000HM, внешний диаметр 28мм, внутренний диаметр 16мм, высота кольца 9мм.
Из за недостаточности мощности нагрузочных резисторов, они помещены в блюдце с водой.
Генерация без нагрузки 29 кГц, под нагрузкой 100 Вт – 90 кГц.
По поводу выпрямителя.
Чтобы магнитопровод трансформатора TV2 не вошел в насыщение, выпрямители в полумостовых импульсных БП делайте двухполупериодными, т.е они должны быть мостовыми (1), или с нулевой точкой (2). Смотри рисунок ниже.
При мостовой схеме требуется немного меньше провода на обмотку, но при этом на VD1-VD4 рассеивается в 2 раза больше энергии. На втором фрагменте рисунка изображен вариант схемы выпрямителя с нулевой точкой, он более экономичен, но обмотки в этом случае должны быть абсолютно симметричные, иначе магнитопровод войдет в насыщение. Второй вариант используют, когда при небольшом напряжении на выходе нужно иметь значительный ток. Чтобы минимизировать потери, кремниевые диоды заменяют диодами Шоттки, на них напряжение падает меньше раза в 2 – 3.
Рассмотрим на примере:
При Р=100Вт , U=5В, TV1 со средней точкой, 100 / 5 * 0,4 = 8 , т.е. на диодах Шоттки рассеивается мощность 8 Вт.
При Р=100Вт , U=5В, TV1 с мостовым выпрямителем и обычными диодами, 100 / 5 * 0,8 * 2 = 32 , т.е. на VD1-VD4 будет рассеиваться мощность порядка 32 Вт.
Имейте это в виду, и не ищите потом половину исчезнувшей мощности.
Наладка импульсного БП.
Подключите ИБП к сети по ниже приведенной схеме (фрагмент 1). Тут HL1 будет выполнять роль балласта, имеющего нелинейную характеристику и будет защищать ваше устройство, если возникнет внештатная ситуация. Мощность HL1 должна быть примерно равна мощности того блока питания, которое вы испытываете.
Когда блок питания включен без нагрузки, или работает на малую нагрузку, нить накала HL1 имеет небольшое сопротивление, поэтому никакого влияния на работу БП не оказывает. Когда возникают какие то неполадки, токи VT1 и VT2 возрастают, лампа начинает светиться, сопротивление нити накала возрастает, тем самым уменьшая ток в цепи.
Если вы постоянно занимаетесь ремонтом и наладкой импульсных блоков питания, не лишним будет собрать специальный стенд (рисунок выше, фрагмент 2). Как видите, здесь присутствует разделительный трансформатор (гальваническая развязка между БП и бытовой сетью), а также имеется тумблер, позволяющий подавать напряжение на БП в обход лампы. Это нужно для того, чтобы испытывать преобразователь при работе на мощную нагрузку.
В качестве нагрузки можно использовать мощные стекло-керамические резисторы, обычно они зеленого цвета (смотри рисунок ниже). Красными цифрами на рисунке обозначена их мощность.
При длительных испытаниях, когда нужно проверить тепловой режим элементов схемы БП, и не достаточной мощности нагрузочных резисторов, последние можно опустить в блюдце с водой. Во время работы эквивалент нагрузки очень сильно греется, поэтому не хватайтесь за резисторы руками во избежание ожога.
Если вы все сделали аккуратно и правильно, и при этом использовали заведомо исправный балласт от энергосберегающей лампы, то и налаживать то особо нечего. Схема должна заработать сразу. Подключайте нагрузку, подавайте питание, и прикидывайте, способен ли ваш БП отдавать требуемую мощность. Следите за температурами VT1, VT2 (должна быть не выше 80-85 ºС) и выходного трансформатора (должна быть не больше 60-65 ºС).
При высоком нагреве трансформатора, увеличьте сечение провода, или намотайте трансформатор на магнитопроводе с большей габаритной мощностью, а может быть придется сделать и первое и второе.
При нагреве транзисторов – ставьте их на радиатор (через изолирующие прокладки).
Если вы изобретали маломощный ИБП, и при этом доматывали имеющийся дроссель, а он при работе греется выше допустимой нормы, попробуйте как он работает на нагрузку меньшей мощности.
Скачать программы расчета импульсных трансформаторов вы можете в статье:
