Интернет журныл о промышленности в Украине

Блок живлення з енергозберігаючих ламп

  1. Джерело баласту енергозберігаючої лампочки
  2. Імпульсний блок живлення і його особливості
  3. ДБЖ з лампи своїми руками
  4. імпульсний трансформатор
  5. випрямляч
  6. налагодження ДБЖ
  7. Варіант ДБЖ з підвищеною потужністю
  8. можливі помилки
  9. Підключення ДБЖ до шуруповерту
  10. Відео

Вихід з ладу батареї акумуляторного шуруповерта або іншого електроінструменту - подія не найприємніше, особливо якщо врахувати, що вартість заміни цього елемента порівнянна з ціною нового приладу. Але можливо, незапланованих витрат вдасться уникнути? Це цілком можливо, якщо замінити акумулятор простеньким саморобним енергозберігаючим блоком живлення імпульсного типу, за допомогою якого інструмент можна буде заряджати від мережі. А комплектуючі для нього можна знайти в доступному і повсюдно поширеній виробі - це люмінісцентні лампи .

Джерело баласту енергозберігаючої лампочки

згідно характеристикам енергозберігаючих ламп , В цоколі кожної з них передбачений так званий електронний баласт - мініатюрна схема, що запобігає миготіння лампи під час включення і забезпечує поступовий розігрів катодних спіралей. Завдяки їй знаходиться в колбі газ випускає світіння з частотою від 30 до 100 кГц.

Завдяки їй знаходиться в колбі газ випускає світіння з частотою від 30 до 100 кГц

КЛЛ в розібраному вигляді

КЛЛ в розібраному вигляді

Вид люмінесцентної лампочки зсередини

Вид люмінесцентної лампочки зсередини

Пристрій енергозберігаючої лампи на прикладі вироби від Camelon

Робота на таких високих частотах значно збільшує коефіцієнт енергоспоживання, доводячи його практично до одиниці, чим і обумовлена ​​висока економічність ламп даного типу. Додатковими перевагами високочастотного електрики є відсутність сприйманого людським вухом шуму та електромагнітного поля.

Залежно від того, як спроектований електронний дросель для люмінесцентних ламп, вона може відразу загорятися з повним напруженням, або виходити на максимальну яскравість поступово. Іноді для цього потрібно одна або дві хвилини, що, звичайно, не дуже зручно. Час розігріву лампи виробниками не вказується, і покупець має можливість перевірити його, тільки почавши користуватися виробом.

Переважна частина баластних схем, по суті, є перетворювачами напруги, збирається на напівпровідникових транзисторах. У дорогих лампах застосована більш складна схема, в дешевих - спрощена.

Ось чому можна поживитися, маючи на руках придатну або перегоріла люмінесцентну лампу:

  • біполярні транзистори, розраховані на напругу до 700 В і струми до 4 А, часто вже з захисними діодами (D4126L або аналогічні);
  • польові транзистори (зустрічаються досить рідко);
  • імпульсний трансформатор;
  • дросель;
  • двонаправлений динистор, аналогічний здвоєному діністоров КН102;
  • конденсатор на 10 / 50В.

Деякі види електронного баласту енергозберігаючих ламп при складанні саморобної блоку живлення виступають не просто джерелом комплектуючих, але являють собою значну частину схеми, яку залишається тільки трохи доповнити та змінити.

Не дуже вдалими вважаються перетворювачі, що мають в своєму складі електролітичні конденсатори. Саме ці елементи особливо часто стають причиною поломок в електронних пристроях.

Невідповідним виявиться баласт, в схему якого включена спеціалізована мікросхема.

Імпульсний блок живлення і його особливості

В імпульсний блок живлення (ІБП) перетворення електричної енергії відбувається за такою схемою:

  1. Випрямляч вхідний (діодний міст + конденсатор) перетворює вхідний струм з змінного в постійний.
  2. Інвертор перетворює надходить з вхідного випрямляча постійний струм знову в змінний, але вже з частотою вище 10 кГц, тобто вихідна частота струму (50 Гц) підвищується більш, ніж в 200 разів.
  3. Змінний високочастотний струм надходить на імпульсний трансформатор, який знижує або підвищує напругу.
  4. Вихідний випрямляч перетворює змінний струм з необхідними параметрами, але високою частотою, в постійний.

Головна особливість цього способу перетворення електричної енергії складається в істотному збільшенні частоти змінного струму, що надходить на трансформатор. Це дозволяє зробити його значно більш компактним, ніж він був би при частоті в 50 Гц. Але малі розміри - це не єдина перевага імпульсних блоків перед лінійними.

Але малі розміри - це не єдина перевага імпульсних блоків перед лінійними

ДБЖ на IR2153 / 2155

ДБЖ, виконані із застосуванням сучасних технологій, практично не мають енерговитрат, в той час як лінійні блоки розсіюють певну частку енергії на доречний-електронному переході транзистора.

Робота інвертора, що перетворює постійний струм високочастотний змінний, заснована на застосуванні MOSFET-транзисторів, для яких характерна висока швидкість перемикання. Швидкодіючими повинні бути і діоди, що встановлюються в мосту вихідного випрямляча.

Звичайні діоди з струмом, що має частоту вище 10 кГц, працювати не зможуть. Широко використовуються діоди Шоттки, які, на відміну від кремнієвих діодів, втрачають дуже малу частку енергії, працюючи на високій частоті.

При низькому вихідному напрузі роль випрямляча може грати транзистор. Ще варіант - заміна трансформатора дроселем. Подібні схеми зустрічаються в найпростіших перетворювачах.

Рекомендуємо Вам також більш детально ознайомитися зі схемою діммера .

ДБЖ з лампи своїми руками

У більшості випадків для збірки ДБЖ електронний дросель слід лише трохи змінити (при двухтранзісторного схемою) за рахунок перемички, а потім підключити до імпульсного трансформатора і випрямляча. Деякі компоненти просто видаляються за непотрібністю.

Деякі компоненти просто видаляються за непотрібністю

Блок живлення саморобний

Для слабких блоків живлення (від 3.7 до до 20 ват), можна обійтися без трансформатора. Досить буде додати кілька витків дроту на муздрамтеатр наявного в баласті лампи дроселя, якщо, звичайно, там є для цього місце. Нову намотування можна зробити прямо поверх існуючої.

Для цього відмінно підійде провід марки МГТФ з ізоляцією із фторопласта. Зазвичай дроти потрібно мало, при цьому майже весь просвіт муздрамтеатру займає ізоляція, що й обумовлює малу потужність таких пристроїв. Щоб збільшити її, знадобиться імпульсний трансформатор.

Рекомендуємо Вам також прочитати про світлодіодний акумуляторний ліхтарик .

імпульсний трансформатор

Особливістю описуваного варіанту ІБП є здатність до деякої міри підлаштовуватися під параметри трансформатора, а також відсутність ланцюга зворотного зв'язку, що проходить через цей елемент. Така схема підключення дозволяє обійтися без особливо точного розрахунку трансформатора.

Як показала практика, навіть при грубих помилках (допускалися відхилення понад 140%) ДБЖ виходив працездатним.

Трансформатор виготовляється на базі все того ж дроселя, на якому намотується вторинна обмотка з лакованого обмоточного мідного дроту. При цьому важливо приділити особливу увагу межобмоточной ізоляції з паперової прокладки, адже «рідна» обмотка дроселя буде працювати під мережевим напругою.

Навіть якщо вона покрита синтетичною захисною плівкою, поверх неї все-одно необхідно намотати кілька шарів електрокартону або хоча б звичайного паперу загальною товщиною 100 мкм (0,1 мм), а вже поверх паперу можна укладати лакований провід нової обмотки.

Діаметр дроту повинен бути найбільшим з можливих. Витків у вторинній обмотці буде не багато, тому їх оптимальна кількість можна буде підібрати дослідним шляхом.

Використовуючи зазначені матеріали і технологію можна отримати блок живлення потужність 20 або трохи більше ват. В даному випадку її значення обмежується площею вікна муздрамтеатру і, відповідно, максимальним діаметром проводу, який вдається там розмістити.

випрямляч

Щоб уникнути насичення муздрамтеатру в ДБЖ застосовують тільки двухполуперіодні вихідні випрямлячі. У тому випадку, якщо імпульсний трансформатор працює на пониження напруги, найбільш економічною є схема з нульовою точкою, але для її реалізації знадобиться зробити дві повністю симетричні вторинні обмотки. При ручному намотуванні можна виконати обмотку в два дроти.

Стандартний випрямляч, зібраний по схемі «діодний міст» зі звичайних кремнієвих діодів, для імпульсного ДБЖ не підходить, оскільки з 100 Вт переданої потужності (при напрузі 5 В) на ньому буде губитися близько 32 Вт або більше. Збирати ж випрямляч на потужних імпульсних діодах буде занадто дорого.

налагодження ДБЖ

Після складання ДБЖ його необхідно підключити до максимальному навантаженні і перевірити, наскільки сильно гріються транзистори і трансформатор. Межа для трансформатора - 60 - 65 градусів, для транзисторів - 40 градусів. При перегрів трансформатора збільшують переріз проводу або габаритну потужність муздрамтеатру, або виконують обидві дії спільно. Якщо трансформатор зроблений з дроселя баласту лампи, збільшити переріз проводу, швидше за все, вже не вийде і доведеться обмежувати підключається навантаження.

Варіант ДБЖ з підвищеною потужністю

Іноді стандартної потужності електронного баласту лампи може не вистачити. Уявімо собі ситуацію: є лампа потужністю 23 Вт, а необхідно отримати джерело живлення для зарядного пристрою з параметрами 12В / 8А.

Для того щоб здійснити задумане, доведеться роздобути комп'ютерний блок живлення, який опинився з яких-небудь причин незатребуваним. З цього блоку слід вилучити силовий трансформатор разом з ланцюжком R4C8, яка виконує функцію захисту силових транзисторів від перенапруги. Силовий трансформатор слід приєднати до електронного баласту замість дроселя.

Схема збірки ДБЖ з енергозберігаючої лампочки

Досвідченим шляхом було встановлено, що даний тип ДБЖ дозволяє знімати потужність до 45 Вт при незначному перегрів транзисторів (до 50 градусів).

Щоб уникнути перегріву, в базах транзисторів необхідно встановити трансформатор зі збільшеним перетином сердечника, а самі транзистори встановити на радіатор.

можливі помилки

Як вже говорилося, включення в схему в якості вихідного випрямляча звичайного низькочастотного діодного моста недоцільно, а при підвищеній потужності ДБЖ робити цього тим більше не варто.

Також безглуздо намагатися заради спрощення схеми намотувати базові обмотки безпосередньо на силовому трансформаторі. За відсутності навантаження будуть мати місце значні втрати через те, що в бази транзисторів буде надходити струм максимальної величини.

Застосовуваний трансформатор зі збільшенням струму навантаження збільшує і ток в базах транзисторів. Практика показує, що при досягненні потужністю навантаження значень в 75 Вт в муздрамтеатрі трансформатора має місце насичення. Це призводить до погіршення характеристик транзисторів і їх перегріву.

Щоб уникнути цього можна самому намотати трансформатор струму, в два рази збільшивши перетин сердечника або склавши разом два кільця. Також можна в два рази збільшити діаметр проводу.

Існує спосіб позбутися від базового трансформатора, що виконує проміжну функцію. Для цього струмовий трансформатор через потужний резистор підключають до окремої обмотці силового, реалізуючи схему зворотного зв'язку по напрузі. Недоліком даного варіанту є те, що струмовий трансформатор при цьому постійно працює в режимі насичення.

Не можна підключати трансформатор паралельно з наявними в баластному перетворювачі дроселем. Внаслідок зменшення сумарної індуктивності буде збільшена частота блоку живлення. Таке явище призведе до збільшення втрат в трансформаторі і перегріву транзисторів вихідного випрямляча.

Слід враховувати підвищену чутливість діодів Шотткі до перевищення значення зворотних напруги і струму. Спроба встановити, скажімо, 5-вольта діод в 12-вольтів схему, швидше за все, призведе до виходу елемента з ладу.

Не намагайтеся замінити транзистори і діоди вітчизняними, наприклад, КТ812А і КД213. Це однозначно призводить до погіршення робочих характеристик пристрою.

Підключення ДБЖ до шуруповерту

Електроінструмент необхідно розібрати, відкрутивши всі шурупи. Зазвичай корпус шуруповерта складається з двох половинок. Далі слід знайти дроти, якими двигун підключається до батареї. З'єднати ці дроти з виходом ДБЖ можна за допомогою пайки або термоусадочної трубки, варіант з скрутками небажаний.

Для введення дроти від блоку живлення в корпусі інструменту необхідно виконати отвір. Важливо передбачити заходи, що запобігають виривання дроти в разі необережних рухів або випадкових ривків. Найпростіший варіант - обжати дріт всередині корпусу у самого отвору кліпсою з складеного навпіл коротенького відрізка м'якої дроту (підійде алюміній). Маючи переважаючі діаметр отвору розміри, кліпса не дасть проводу відірватися і випасти з корпусу в разі ривка.

Як видно, енергозберігаюча лампочка, навіть відпрацювала належний їй термін, може принести чималу користь своєму власнику. Зібраний на базі її комплектуючих ДБЖ може з успіхом застосовуватися в якості джерела енергії для акумуляторного електроінструменту або зарядного пристрою.

Відео

Дане відео розповість Вам як зібрати блок живлення з енергозберігаючих ламп.

Але можливо, незапланованих витрат вдасться уникнути?