Устройство плавного включения ламп накаливания
 Принцип работы данного устройства и плюсы при его использовании.
Как известно, лампы накаливания и так называемыегалогеновые лампы очень часто выходят из строя. Зачастую это связано с не стабильным напряжением сети и очень частым включением ламп. Даже если используются лампы пониженного напряжения (12 вольт) через понижающий трансформатор, все равно частое включение ламп приводит к их быстрому сгоранию. Для более длительного срока службы ламп накаливания было придумано устройство плавного включения ламп.
Устройство для плавного пуска ламп накаливания производит розжиг спирали лампы более медленно (2-3 секунды), за счет этого исключается возможность выхода из строя лампы в момент накала нити.
Как известно в большинстве случаев лампы накаливания выходят из строя в момент включения, исключив этот момент, мы значительно продлим срок службы ламп накаливания.
Нужно учесть и то, что при прохождении через устройство плавного включения ламп напряжение сети стабилизируется, и на лампу не воздействуют резкие скачки напряжения.
 Устройства плавного пуска ламп можно использовать как с лампами на напряжение 220 вольт, так и с лампами, работающими через понижающий трансформатор. И в том и в другом случае устройство плавного включения ламп устанавливается в разрыв цепи (фазы).
Необходимо запомнить, что при использовании устройства совместно с понижающим трансформатором, его необходимо установить до трансформатора.
Устанавливать устройство плавного включения ламп можно в любом доступном месте, будь то соединительная коробка, соединитель люстры, выключатель, или встраиваемый светильник.
Не рекомендуется устанавливать в помещениях с повышенной влажностью. Каждое отдельное устройство должно подбирается в зависимости от нагрузки, которую оно будет поддерживать, нельзя устанавливать устройтсво плавного включения ламп с установленной мощностью меньшей, чем у всех ламп, которые оно защищает. Использовать устройство плавного включения ламп с люминесцентными лампами нельзя.
Установив устройство плавного включения ламп, Вы надолго забудете о проблеме замены галогеновых ламп и ламп накаливания.
БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА TASCHIBRA
|
|
Многие начинающие радиолюбители, и не только, сталкиваются с проблемами при изготовлении мощных
источников питания. Сейчас в продаже появилось большое количество электронных трансформаторов,
используемых для питания галогенных ламп. Электронный трансформатор представляет собой полумостовой
автогенераторный импульсный преобразователь напряжения.
Импульсные преобразователи имеют высокий КПД, малые размеры и вес.
Стоят данные изделия не дорого, примерно 1рубль за один ватт. Их после доработки вполне можно использовать
для питания радиолюбительских конструкций. В сети есть немало статей по этой теме. Хочу поделиться своим
опытом переделки электронного трансформатора Taschibra 105W.
Рассмотрим принципиальную схему электронного преобразователя.
Напряжение сети через предохранитель поступает на диодный мост D1-D4 . Выпрямленное напряжение питает
полумостовой преобразователь на транзисторах Q1 и Q2. В диагональ моста, образованного этими транзисторами
и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного трансформатора Т2. Запуск преобразователя
обеспечивается цепью, состоящей из резисторов R1, R2, конденсатора С3, диода D5 и диака D6. Трансформатор
обратной связи Т1 имеет три обмотки - обмотка обратной связи по току, которая включена последовательно
с первичной обмоткой силового трансформатора, и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи транзисторов.
Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой прямоугольные импульсы частотой
30 кГц, промодулированные частотой 100 Гц.
Для того, чтобы использовать электронный трансформатор в качестве источника питания, его необходимо
доработать.
Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания пульсаций выпрямленного
напряжения. Емкость выбирается из расчета 1мкФ на 1Вт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не
менее 400В.
При включении в сеть выпрямительного моста с конденсатором возникает бросок тока, поэтому нужно в разрыв
одного из сетевых проводов включить терморезистор NTC или резистор 4,7 Ом 5Вт. Это ограничит пусковой ток.
Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора.
Диаметр провода (жгута из проводов) выбирается исходя из тока нагрузки.
Электронные трансформаторы имеют ОС по току, поэтому выходное напряжение будет изменяться в зависимости
от нагрузки. Если нагрузка не подключена, трансформатор не запустится. Для того чтобы этого не было, нужно
изменить схему обратной связи по току на ОС по напряжению.
Обмотку обратной связи по току удаляем и вместо нее на плате ставим перемычку. Затем пропускаем гибкий
многожильный провод через силовой трансформатор и делаем 2 витка, далее пропускаем провод через
трансформатор обратной связи и делаем один виток. Концы, пропущенного через силовой трансформатор
и трансформатор обратной связи провода, соединяем через два параллельно соединенных резистора
6,8 Ом 5 Вт. Этим токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования (примерно 30кГц).
При увеличении тока нагрузки частота становится больше.
Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.
В трансформаторах Taschibra транзисторы прижаты к корпусу через картон, что небезопасно при эксплуатации.
К тому же бумага очень плохо проводит тепло. Поэтому лучше установить транзисторы через теплопроводящую
прокладку.
Для выпрямления переменного напряжения частотой 30кГц на выходе электронного трансформатора
устанавливаем диодный мост.
Наилучшие результаты показали, из всех опробованных диодов, отечественные
КД213Б (200В; 10А; 100кГц; 0,17мкс). При больших токах нагрузки они греются, поэтому их необходимо
установить на радиатор через теплопроводящие прокладки.
Электронные трансформаторы плохо работают с емкостной нагрузкой или не запускаются вообще.
Для нормальной работы необходим плавный запуск устройства. Обеспечению плавного запуска способствует
дроссель L1. Совместно с конденсатором 100мкФ он также выполняет функцию фильтрации выпрямленного
напряжения.
Дроссель L1 50мкГ наматывается на сердечнике Т106-26 фирмы Micrometals и содержит 24 витка проводом 1,2мм.
Такие сердечники (жёлтого цвета, с одной гранью белого цвета) применяются в компьютерных блоках питания.
Внешний диаметр 27мм, внутренний 14мм, и высота 12мм. Кстати, в убитых блоках питания можно найти и
другие детали, в том числе терморезистор.
Если у вас есть шуруповерт или другой инструмент, у которого аккумуляторная батарея выработала свой
ресурс, то в корпусе этой батареи можно поместить блок питания из электронного трансформатора.
В результате у вас получится инструмент, работающий от сети.
Для стабильной работы на выходе блока питания желательно поставить резистор приблизительно 500 Ом 2Вт.
В процессе наладки трансформатора нужно быть предельно внимательным и аккуратным.
На элементах устройства присутствует высокое напряжение. Не касайтесь фланцев транзисторов,
чтобы проверить греются они или нет. Необходимо также помнить, что после выключения конденсаторы
остаются заряженными некоторое время.
|
Эксперименты с электронным трансформатором "Tashibra"
0Думаю, что достоинства этого трансформатора оценили уже многие из тех, кто когда-либо занимался проблемами питания различных электронных конструкций. А достоинств у этого электронного трансформатора - не мало. Малый вес и габариты (как и у всех аналогичных схем), простота переделки под собственные нужды, наличие экранирующего корпуса, невысокая стоимость и относительная надежность (по крайней мере, если не допускать экстремальных режимов и КЗ, изделие, выполненное по аналогичной схеме, способно проработать долгие годы). Диапазон применения блоков питания на базе "Tashibra" может быть весьма широким, сопоставимым с применением обычных трансформаторов.
Применение оправдано в случаях дефицита времени, средств, отсутсвия необходимости стабилизации.
Ну, что, - поэксперемтируем? Сразу оговорюсь, что целью экспериментов являлась проверка цепи запуска "Tashibra" при различных нагрузках, частотах и применении различных трансформаторов. Так же хотелось подобрать оптимальные номиналы компонентов цепи ПОС и проверить температурные режимы компонентов схемы при работе на различные нагрузки с учетом использования корпуса "Tashibra" в качестве радиатора.
Несмотря на большое количество опубликованных схем электронного трансформатора, не поленюсь еще раз выложить ее на обозрение. Смотрим рис1, иллюстрирующий начинку "Tashibra".
Схема справедлива для ЭТ "Tashibra" 60-150Вт. Издевательство же производилось на ЭТ 150Вт. Предполагается, однако, что ввиду идентичности схем, результаты экспериментов с легкостью можно проецировать на экземпляры как с меньшей, так и с большей мощностью.
И еще раз напомню, чего же не хватает "Tashibra" для полноценного блока питания.
1. Отсутствие входного сглаживающего фильтра (он же - противопомеховый, предотвращающий попадание продуктов преобразования в сеть),
2. Токовая ПОС, допускающая возбуждение преобразователя и его нормальную работу лишь при наличии определенного тока нагрузки,
3. Отсутствие выходного выпрямителя,
4. Отсутствие элементов выходного фильтра.
Попробуем исправить все перечисленные недостатки "Tashibra" и попытаемся добиться его приемлемой работы с желаемыми выходными характеристиками. Для начала даже не будем вскрывать корпус электронного трансформатора, а просто добавим недостающие элементы...
1. Входной фильтр: конденсаторы С`1, C`2 с симметричным двухобмоточным дросселем (трансформатором) T`1
2. диодный мост VDS`1 со сглаживающим конденсатором C`3 и резистором R`1 для защиты моста от зарядного тока конденсатора.
Сглаживающий конденсатор обычно выбирается из расчета 1,0 - 1,5мкФ на ватт мощности, а параллельно конденсатору следует подключить разрядный резистор сопротивлением 300-500кОм для безопасности (прикосновение к выводам заряженного относительно высоким напряжением конденсатора - не очень приятно).
Резистор R`1 можно заменить термистором 5-15Ом/1-5А. Такая замена в меньшей степени снизит КПД трансформатора.
На выходе ЭТ, как показано в схеме на рис3, подсоединим цепь из диода VD`1, конденсаторов C`4-C`5 и дросселя L1, включенного между ними, - для получения фильтрованного постоянного напряжения на выходе "пациента". При этом, на полистироловый конденсатор, размещенный непосредственно за диодом, приходится основная доля поглощения продуктов преобразования после выпрямления. Предполагается, что электролитический конденсатор, "спрятанный" за индуктивностью дросселя, будет выполнять лишь свои прямые функции, предотвращая "провал" напряжения при пиковой мощности подключенного к ЭТ устройства. Но и параллельно ему рекомендуется установить неэлектролитический конденсатор.
После добавления входной цепи в работе электронного трансформатора произошли изменения: амплитуда выходных импульсов (до диода VD`1) несколько возросла за счет повышения напряжения на входе устройства за счет добавления C`3 и модуляция частотой 50Гц уже практически отсутствует. Это - при расчетной для ЭТ нагрузке.
Однако этого недостаточно. "Tashibra" не желает запускаться без существенного тока нагрузки.
Установка на выходе преобразователя нагрузочных резисторов для возникновения какого-либо минимального значения тока, способного запустить преобразователь, лишь снижает общий КПД устройства. Запуск при токе нагрузки около 100мА производится на очень низкой частоте, которую достаточно сложно будет отфильтровать, если блок питания предполагается для совместного применения с УМЗЧ и другим аудио-оборудованием с небольшим током потребления в режиме отсутствия сигнала, например. Амплитуда импульсов при этом также - меньше, чем при полной нагрузке. Изменение частоты в режимах различной мощности - довольно сильное: от пары до нескольких десятков килогерц. Это обстоятельство накладывает существенные ограничения на использование "Tashibra" в таком (пока еще) виде при работе со многими устройствами.
Но - продолжим.
Встречались предложения подключения дополнительного трансформатора к выходу ЭТ, как это показано, например, на рис2.
Предполагалось, что первичная обмотка дополнительного трансформатора способна создать ток, достаточный для нормальной работы базовой схемы ЭТ. Предложение, однако, заманчиво лишь тем, что не разбирая ЭТ, с помощью дополнительного трансформатора можно создать набор необходимых (по своему вкусу) напряжений. На самом деле тока холостого хода дополнительного трансформатора недостаточно для запуска ЭТ. Попытки увеличения тока (вроде лампочки на 6,3ВХ0,3А, подключенной к дополнительной обмотке) , способного обеспечить НОРМАЛЬНУЮ работу ЭТ, приводили лишь к запуску преобразователя и зажиганию лампочки. Но, быть может, кого-то заинтересует и этот результат, т.к. подключение дополнительного трансформатора справедливо и во многих других случаях для решения множества задач. Так, например, дополнительный трансформатор можно использовать совместно со старым (но рабочим) компьютерным БП, способного обеспечить значительную мощность на выходе, но имеющего ограниченный (зато - стабилизированный) набор напряжений.
Можно было бы и далее продолжать искать истину в шаманстве вокруг "Tashibra", однако, я счел для себя эту тему исчерпанной, т.к. для достижения необходимого результата (устойчивый запуск и выход на рабочий режим при отсутствии нагрузки, а, значит, и - высокий КПД; небольшое изменение частоты при работе БП от минимальной до максимальной мощности и устойчивый запуск при максимальной нагрузке) гораздо эффективней - влезть внутрь "Tashibra" и произвести все необходимые изменения в схеме самого ЭТ таким образом, как это показано на рис 4. Тем более, что
с пол-сотни подобных схем мною было собрано еще во времена эры компьютеров "Спектрум" (именно для этих компьютеров). Различный УМЗЧ, запитанные аналогичными БП, где-то работают и сейчас. БП, выполненные по этой схеме, проявили себя с наилучшей стороны, работая, будучи собранными из самых различных комплектующих и в различных вариантах.
Переделываем? Конечно. Тем более, что это совсем не сложно.
Выпаиваем трансформатор. Разогреваем его для удобства разборки, чтобы перемотать вторичную обмотку для получения желаемых выходных параметров так, как показано на этом фото
или с помощью любых других технологий. В данном случае трансформатор выпаян лишь для того, чтобы поинтересоваться его моточными данными (кстати: Ш-образный магнитопровод с круглым керном, стандартных для компьютерных БП габаритов с 90 витками первичной обмотки, намотанными в 3 слоя проводом диаметром 0,65мм и 7-ю витками вторичной обмотки с впятеро сложенным проводом диаметром приблизительно 1,1мм; все это без малейшей межслойной и межобмоточной изоляции - только лак) и освободить место для другого трансформатора. Для экспериментов мне было проще использовать кольцевые магнитопроводы. Занимают меньше места на плате, что дает (при необходимости) возможность использования дополнительных компонентов в объеме корпуса. В данном случае использовалась пара ферритовых колец с внешним, внутренним диаметрами и высотой, соответственно 32Х20Х6мм, сложенных вдвое (без склеивания) - Н2000-НМ1. 90 витков первички (диаметр провода - 0,65мм) и 2Х12 (1,2мм) витков вторички с необходимой межобмоточной изоляцией. Обмотка связи содержит 1 виток монтажного провода диаметром 0,35мм. Все обмотки наматываются в порядке, соответствующем нумерации обмоток. Изоляция самого магнитопровода - обязательна. В данном случае магнитопровод обмотан двумя слоями изоленты, надежно, кстати, фиксируя сложенные кольца.
Перед установкой трансформатора на плату ЭТ, выпаиваем токовую обмотку коммутирующего трансформатора и используем ее в качестве перемычки, запаяв туда же, но уже не пропуская через окно кольца трансформатора. Устанавливаем намотанный трансформатор Tr2 на плату, запаяв выводы в соответствии со схемой на рис 4
и пропускаем провод обмотки III в окно кольца коммутирующего трансформатора. Используя жесткость провода, образуем подобие геометрически замкнутой окружности и виток обратной связи готов. В разрыв монтажного провода, образующего обмотки III обоих (коммутирующего и силового) трансформаторов, припаиваем достаточно мощный резистор (>1Вт) сопротивлением 3-10Ом.
На схеме в рис 4 штатные диоды ЭТ не используются. Их следует удалить, как, впрочем, и резистор R1 в целях повышения КПД блока в целом. Но можно и пренебречь несколькими процентами КПД и оставить перечисленные детали на плате. По крайней мере, в момент проведения экспериментов с ЭТ, эти детали оставались на плате. Резисторы, установленные базовых цепях транзисторов следует оставить - они выполняют функции ограничения тока базы при запуске преобразователя, облегчая его работу на емкостную нагрузку.
Транзисторы непременно следует установить на радиаторы через изолирующие теплопроводящие прокладки (повзаимствованные, например, у неисправного компьютерного БП), предотвратив, тем самым их
случайный мгновенный разогрев и обеспечив некоторую собственную безопасность в случае прикосновения к радиатору во время работы устройства. Кстати, электрокартон, используемый в ЭТ для изоляции транзисторов и платы от корпуса, не является теплопроводным. Поэтому при "упаковке" готовой схемы БП в штатный корпус, между транзисторами и корпусом следует установить именно такие прокладки. Лишь в этом случае будет обеспечен хоть какой-то теплоотвод. При использовании преобразователя с мощностями свыше 100Вт на корпус устройства необходимо установить дополнительный радиатор. Но это, так, - на будущее.
А пока, закончив монтаж схемы, выполним еще один пункт безопасности, включив его вход последовательно через лампу накаливания мощностью 150-200Вт. Лампа, в случае нештатной ситуации (КЗ, например) ограничит ток через конструкцию до безопасной величины и в худшем случае создаст дополнительное освещение рабочего пространства. В лучшем случае, при некотрой наблюдательности лампой можно пользоваться, как индикатором, например, - сквозного тока. Так, слабое (или несколько более интенсивное) свечение нити лампы при ненагруженном или слабо нагруженном преобразователе, будет свидетельствовать о наличии сквозного тока. Подтверждением может послужить температура ключевых элементов - разогрев в режиме сквозного тока будет довольно быстрым. При работе исправного преобразователя видимое на фоне дневного света свечение нити 200-ваттной лампы проявится лишь на пороге 20-35Вт.
Итак, все готово для первого пуска переделанной схемы "Tashibra". Включаем для начала - без нагрузки, но не забываем о предварительно подключенном вольтметре на выход преобразователя и осциллографе. При правильно сфазированных обмотках обратной связи, преобразователь должен запуститься без проблем. Если запуска не произошло, то провод, пропущенный в окно коммутирующего трансформатора (отпаяв его предварительно от резистора R5), пропускаем с другой стороны, придав ему, опять же, вид законченного витка. Подпаиваем провод к R5. Вновь подаем питание на преобразователь. Не помогло? Ищите ошибки в монтаже: КЗ, "непропаи", ошибочно установленные номиналы.
При запуске исправного преобразователя с указанными моточными данными, на дисплее осциллографа, подсоединенного к вторичной обмотке трансформатора Tr2 (в моем случае - к половине обмотки) будет отображена неизменяющаяся во времени последовательность четких прямоугольных импульсов. Частота преобразования подбирается резистором R5 и в моем случае при R5=5,1Ohm, частота ненагруженного преобразователя составила 18кГц. При нагрузке 20Ом - 20,5кГц. При нагрузке 12Ом - 22,3кГц. Нагрузка подсоединялась непосредственно к контролируемой приборами обмотке трансформатора с действующим значением напряжения 17,5В. Расчетное значение напряжения было несколько иным (20В), но выяснилось, что вместо номинала 5,1Ом, сопротивление установленного на плате R1=51Ом. Будьте внимательны к подобным сюрпризам от китайсикх товарищей. Впрочем, я счел возможность продолжить эксперименты без замены этого резистора, несмотря на его существенный, но терпимый нагрев. При отдаваемой преобразователем мощности в нагрузку около 25Вт, мощность, рассеиваемая на этом резисторе не превышала 0,4Вт.
Что же касается потенциальной мощности БП, то при частоте 20кГц установленный трансформатор сможет отдать в нагрузку не более 60-65Вт.
Попробуем частоту повысить. При включении резистора (R5) сопротивлением 8,2Ом, частота преобразователя без нагрузке возросла до 38,5кГц, с нагрузкой 12Ом - 41,8кГц.
При такой частоте преобразования с имеющимся силовым трансформатором можно смело обслужить нагрузку мощностью до 120Вт.
С сопротивлениями в цепи ПОС можно экспериментировать и дальше, добиваясь необходимого значения частоты, имея ввиду, однако, что слишком большое сопротивление R5 может приводить к срывам генерации и нестабильному запуску преобразователя. При изменении параметров ПОС преобразователя, следует контролировать ток, проходящий через ключи преобразователя.
Можно эксперементировать так же и с обмотками ПОС обоих трансформаторов на свой страх и риск. При этом следует предварительно произвести расчеты количества витков коммутирующего трансформатора по формулам, размещенным на страничке http://interlavka.narod.ru/stats/Blokpit02.htm, например, или с помощью оной из программ г-на Москатова, размещенных на страничке его сайта http://www.moskatov.narod.ru/Design_tools_pulse_transformers.html.
Можно избежать нагрева резистора R5, заменив его... конденсатором.
Цепь ПОС при этом безусловно пробретает некоторые резонансные свойства, но каких либо ухудшений в работе БП не проявляется. Более того, конденсатор, установленный взамен резистора, нагревается значительно меньше, чем замененный резистор. Так, частота при установленном конденсаторе емкостью 220nF, возросла до 86,5кГц (без нагрузки) и составила при работе на нагрузку 88,1кГц. Запуск и работа
преобразователя оставались такими же стабильными, как и в случае с применением резистора в цепи ПОС. Заметим, что потенциальная мощность БП пи такой частоте возрастает до 220Вт (минимально).
Мощность трансформатора: значения - приблизительны, с определенными допущениями, но - не завышены.
К сожалению, у меня не было возможности для испытания БП с большим нагрузочным током, но, полагаю, что и описания произведенных экспериментов достаточно для того, чтобы обратить внимание многих на такие, вот, простые схемки преобразователей питания, достойных для использования в самых различных конструкциях.
Заранее приношу извинения за возможные неточности, недоговоренности и погрешности. Исправлюсь в ответах на ваши вопросы.
Как за час сделать импульсный блок питания из сгоревшей лампочки?
В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.
Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов.http://oldoctober.com/
Построить блок питания будет ненамного сложнее, чем прочитать эту статью. И уж точно, это будет проще, чем найти низкочастотный трансформатор подходящей мощности и перемотать его вторичные обмотки под свои нужды.
Оглавление статьи.
Вступление.
Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.
Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?
Импульсный трансформатор для блока питания.
Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.
Блок питания мощностю 20 Ватт.
Блок питания мощностью 100 ватт
Выпрямитель.
Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?
Как наладить импульсный блок питания?
Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?
Вступление.
В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.
В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.
Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.http://oldoctober.com/
В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.
Вернуться наверх к меню
Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.
Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для предобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.
А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.
Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.
Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.
Вернуться наверх к меню
Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?
Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.
Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.
В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.
Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.
В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.
Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.
Вернуться наверх к меню
Импульсный трансформатор для блока питания.
Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше.  Проверено на практике.
Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки.
Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.
Вернуться наверх к меню
Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.
Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.
Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.
Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.
Вернуться наверх к меню
Блок питания мощностью 20 Ватт.
Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.
На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.
Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.
Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!
Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.
Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.
Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.
Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.
На картинке действующая модель БП.
Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт. Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц. Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц Температура трансформатора – 60ºС Температура транзисторов – 42ºС
Вернуться наверх к меню
Блок питания мощностью 100 Ватт.
Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.
Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.
Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.
Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.
Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.
Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.
Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.
Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!
На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.
Винт М2,5.
Шайба М2,5.
Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
Корпус транзистора.
Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
Радиатор охлаждения.
А это действующий стоваттный импульсный блок питания.
Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75ºC.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².
Температура дросселя TV1 – 45ºC.
TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)
Вернуться наверх к меню
Выпрямитель.
Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.
Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.
1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.
Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.
Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.
Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.
Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.
|
