Лампы электрические

Импульсный бп из электронной части лампы экономки. Блок питания из эпра

Импульсный бп из электронной части лампы экономки. Блок питания из эпра

Со временем в бардачке любого радиолюбителя скапливается огромное количество электронной начинки от энергосберегающих лампочек, а многие радиокомпоненты из них можно активно использовать в других радиолюбительских направлениях. Так высоковольтный генератор из балласта обычной энергосберегающей лампы собирается за 5 минут, и вуа-ля питание генератора Тесла уже есть.

Как показала практика лампы дневного освещения работают годами. Но с течением времени их яркость свечения падает. Такие лампы, конечно, еще могут прослужить вам до тех пор пока колба заполненная инертным газом не пробьется высоковольтным разрядом, но доводить их до этого состояния не желательно, т.к при этом может сгореть и электронная часть, а вот ее еще можно поэксплуатировать.


Внутри энергосберегалки имеется электронная схема - балласт. Это готовый повышающий высоковольтный преобразователь типа AC-DC, он необходим для повышения стандартных 220 вольт до 1000 вольт. Внимание, на его выходе имеется опасное для жизни напряжение, потому во время экспериментов соблюдайте предельную осторожность и всегда помните об .

Для сборки схемы высоковольтного генератора, нам потребуется строчный трансформатор, его можно позаимствовать от блока строчной развертки , такие щас народ массово выкидывает, поэтому найти его вообще не проблема. Еще одним важным компонентом высоковольтной конструкции является конденсатор. Его кстати можно также найти в блоке строчной развертки, например 2200 пФ 5 кВ. Напряжение от балласта идет на обмотку строчного трансформатора не напрямую, а через конденсатор, такое подключение защищает схему балласта. О правильном извлечении строчного трансформатора, предлагаю узнать из видеосюжета:

При помощи мультиметра на трансформаторе находим обмотку с максимальным сопротивлением (кроме высоковольтной) и подаем на нее напряжение от балласта. Такой высоковольтный генератор может найти применение в опытах с электричеством. Если добавить два металлических стержня - получим "лестницу Иакова". Даже на ней можно собрать, т.к схема способна питать строчный трансформатор сутками, а напряжение на выходе строчного трансформатора 5 кВ.

Блок питания — полезное и очень важное устройство в радиолюбительской практике. Сейчас можно приобрести блок питания любой мощности (в пределах разумного), размера и цены, но иногда они значительным образом уступают самодельным блокам питания. В этой статье мы рассмотрим вариант изготовления самодельного блока питания из ЭПРА (балласта для энергосберегательной лампы).

Существует немало конструкций с применением ЭПРА. Конструкция такого блока достаточно проста, цена не превышает 2-2,5 американских долларов. Это импульсный блок питания, предназначенный для повышения сетевых 220 Вольт до более высокого номинала, который питает энергосберегающую лампочку. Схема балласта достаточно проста, из себя представляет повышающий преобразователь (чаще всего двухтактный).


В качестве силовых ключей используются импортные транзисторы MJE13003, MJE13007, в редких случаях MJE13009 и их аналоги. Транзисторы можно сказать,что создавались специально для работы в сетевых ИБП. Аналогичные транзисторы используются и в компьютерных блоках питания. Итак, для начала хочу представить основные достоинства такого блока питания.

  1. Компактные размеры и легкий вес
  2. Малые затраты и низкая стоимость
  3. Надежность работы

Приобрел себе на пробу светодиоды 10 Вт 900лм теплого белого света на AliExpress. Цена в ноябре 2015года составляла 23 рубля за штуку. Заказ пришел в стандартном пакетике, проверил все исправные.



Для питания светодиодов в осветительных устройствах применяются специальные блоки - электронные драйверы, представляющие собой преобразователи стабилизирующие ток, а не напряжение на своём выходе. Но так как драйверы для них(заказывал тоже на AliExpreess) были еще в пути решил запитать от балласта от энергосберегающих ламп. У меня было несколько таких неисправных ламп. у которых сгорела нить накала в колбе. Как правило, у таких ламп преобразователь напряжения исправен, и его можно использовать в качестве импульсного блока питания или драйвера светодиода.
Разбираем люминисцентную лампу.



Для переделки я взял 20 Вт лампу, дроссель которой с лёгкостью может отдать в нагрузку 20 Вт. Для 10 Вт светодиода больше никаких переделок не требуется. Если планируется запитать более мощный светодиод, требуется взять преобразователь от более мощной лампы, либо установить дроссель с большим сердечником.
Установил перемычки в цепи розжига лампы.


На дроссель намотал 18 витков эмальпровода, подпаиваем выводы намотанной обмотки к диодному мосту, подаём на лампу сетевое напряжение и замеряем выходное напряжение. В моём случае блок выдал 9,7В. Подключил светодиод через амперметр, который показал проходящий через светодиод ток в 0,83А. У моего светодиода рабочий ток равен 900мА, но я уменьшил ток чтобы увеличить ресурс. Собрал диодный мост на плате навесным способом.

Схема переделки.


Светодиод установил на термопасту на металлический абажур старой настольной лампы.


Плату питания и диодный мост установил в корпус настольной лампы.


При работе около часа температура светодиода 40 градусов.


На глаз освещенность как от 100 ваттной лампы накаливания.


Эта светодиодная настольная лампа работает уже около месяца. Пока все нормально а дальше время покажет. В результате я получил бесплатный драйвер для светодиодов. Когда придут заводские драйвера сравню их работу с самоделкой.
Кому интересно можно посмотреть на видео.

Энергосберегающие лампы, или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), можно условно разделить на две части:
1) - сама люминесцентная лампа
2) - электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА, электронный балласт), встроенный в цоколь лампы.

Рассмотрим поближе, что там есть в электронном балласте:


Диоды - 6 шт. Высоковольтные (220 Вольт) обычно маломощные (не больше 0,5 Ампер).
- Дроссель. (убирает помехи по сети).
- Транзисторы средней мощности (обычно MJE13003).
- Высоковольтный электролит. (как правило 4,7 мкФ на 400 вольт).
- Обычные конденсаторы на разной емкости, но все на 250 вольт.
- Два высокочастотных трансформатора.
- Несколько резисторов.

Разберём работу энергосберегающей лампы на примере наиболее распространённой схемы

(лампа мощностью 11Вт).


Схема состоит из цепей питания, которые включают помехо-защищающий дроссель L2, предохранитель F1, диодный мост, состоящий из четырёх диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Схема запуска состоит из элементов D1, C2, R6 и динистора. D2, D3, R1 и R3 выполняют защитные функции. Иногда эти диоды не устанавливают в целях экономии.

При включении лампы, R6, C2 и динистор формируют импульс, подающийся на базу транзистора Q2, приводящий к его открытию. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D1. После каждого открытия транзистора Q2, конденсатор C2 разряжен. Это предотвращает повторное открытие динистора.Транзисторы возбуждают трансформатор TR1, который состоит из ферритового колечка с тремя обмотками в несколько витков. На нити поступает напряжение через конденсатор C3 с повышающего резонансного контура L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается на резонансной частоте,определяемой конденсатором C3, потому что его ёмкость намного меньше,чем ёмкость C6. В этот момент напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Во время запуска пиковые значения токов превышают нормальные в 3-5 раз, поэтому если колба лампы повреждена, существует риск повреждения транзисторов.

Когда газ в трубке ионизирован, C3 практически шунтируется, благодаря чему частота понижается и генератор управляется только конденсатором C6и генерирует меньшее напряжение, но, тем не менее, достаточное для поддержания свечения лампы.
Когда лампа зажглась, первый транзистор открывается, что приводит к насыщению сердечника TR1. Обратная связь на базу приводит к закрытию транзистора. Затем открывается второй транзистор, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой TR1 и процесс повторяется.

Неисправности энергосберегающих ламп

Наиболее частые причины поломки энергосберегающих ламп - обрыв нити накала или выход из строя ЭПРА. Как правило, причиной выхода из строя последнего бывает пробой резонансного конденсатора или транзисторов. Конденсатор C3, часто выходит из строя в лампах, в которых используются дешёвые компоненты, рассчитанные на низкое напряжение. Когда лампа перестаёт зажигаться, появляется риск выхода из строя транзисторов Q1 и Q2 и вследствие этого - R1, R2, R3 и R5. При запуске лампы генератор оказывается,перегружен и транзисторы не выдерживают перегрева. Если колба лампы выходит из строя, электроника обычно тоже ломается, в основном перегорают силовые транзисторы. Если колба уже старая, одна из спиралей может перегореть и лампа перестанет работать. Электроника в таких случаях, как правило, остаётся целой.
Чаще всего лампы перегорают в момент включения.

Как правило лампа собрана на защелках.


Необходимо её разобрать:


Отключаем колбу:


Проверяем Омметром нити накала колбы.


Ремонт лампы.

Если перегорела хотя бы одна из спиралей, колбу выбрасываем, если нет, то она рабочая, и не работает схема.

В некоторых случаях, можно восстановить работоспособность лампы со сгоревшей спиралью, замкнув её.Как вариант - замкнуть резистором на 8-10 Oм большой мощности и убрать шунтирующий данную спираль диод, если таковой имеется.
Если перегорает предохранитель(иногда он бывает в виде резистора), что обычно случается при пробое конденсатора C3, вероятно неисправными оказываются транзисторы Q1, Q2,как правило, используются транзисторы MJE13003 и резисторы R1, R2, R3,R5. Вместо перегоревшего предохранителя можно установить резистор на несколько Ом.


Перед сборкой в цоколе лампы необходимо просверлить вентиляционные отверстия, чтобы сделать температурный режим работы более мягким. Ряд отверстий вокруг места крепления трубки лампы служит для отвода тепла от самой трубки. Ряд отверстий ближе к металлической части цоколя служит для отвода тепла от компонентов балласта. Так-же можно сделать ещё один ряд отверстий - посередине, большего диаметра.

Данная модернизация энергосберегающей лампы поможет существенно продлить срок её службы. Не стоит устанавливать модернизированную лампу в места повышенной влажности (например, ванную комнату).

Наиболее благоприятные условия для работы энергосберегающих лампочек - в открытом виде, либо - широком плафоне или плафоне с вентиляцией, цоколем вверх.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

Ниже предоставлены популярные схемы экономичных ламп дневного света, все они сделаны по одному принципу и, как правило, очень похожи.




Схема энергосберегающей лампы Osram



Схема энергосберегающей лампы Philips





















Возможная схема включения ламп PHILLIPS



Люминесцентная лампа является довольно сложным механизмом. В конструкции энергосберегающих ламп находится множество разных мелких составляющих, которые в совокупности и обеспечивают то освещение, которое выдаёт такое устройство. Основой всей конструкции энергосберегающих устройств является стеклянная трубка, которая наполнена парами ртути и инертным газом.

Импульсный блок и его назначение

С обоих концов этой трубки установлены электроды, катод и анод. После подачи на них тока, они начинают нагреваться. Достигнув необходимой температуры они выпускают электроны, которые ударяются об молекулы ртути и та начинает излучать ультрафиолетовый свет.

Ультрафиолет конвертируется в видимый для человеческого глаза спектр благодаря люминофору, который находится в трубке. Таким образом, лампа зажигается спустя некоторое время. Обычно скорость загорания лампы зависит от срока её выработки. Чем дольше лампа работала, тем больше будет промежуток между включением и полным зажиганием.

Чтобы понять предназначение каждой из составляющих ибп, следует разобрать по отдельности какие функции они выполняют:

  • R0 – работает ограничителем и предохранителем блока питания. Он стабилизирует и останавливает излишний поток питания тока в момент включения, который протекает через диоды выпрямляющего устройства.
  • VD1, VD2, VD3, VD4 – используются как мостовые выпрямители.
  • L0, C0 – фильтруют подачу тока и делают её без перепадов.
  • R1, C1, VD8 и VD2 – запускная цепь преобразователей. Процесс запуска происходит следующим образом. Источник зарядки конденсатора С1 является первый резистор. После того как конденсатор набирает такой мощности, что способен пробить динистор VD2, он самостоятельно открывается и попутно открывает транзистор, что вызывает автоколебание в схеме. Затем прямоугольный импульс направляется на катод диода VD8 и возникающий минусовый показатель закрывает второй динистор.
  • R2, C11, C8 – делают стартовый процесс преобразователей более лёгким.
  • R7, R8 – Делают закрытие транзисторов более эффективным.
  • R6, R5 – создают границы для тока на базах каждого транзистора.
  • R4, R3 – работают как предохранители в случае резкого повышения напряжения в транзисторах.
  • VD7 VD6 – предохраняют каждый транзистор бп от возвратного тока.
  • TV1 – обратный трансформатор для связи.
  • L5 – дроссель балластный.
  • C4, C6 – конденсаторы разделения, где всё напряжение и питание разделяется пополам.
  • TV2 – трансформатор для создания импульсов.
  • VD14, VD15 – диоды, работающие от импульсов.
  • C9, C10 – фильтрующие конденсаторы.

Благодаря правильной расстановке и тщательному подбору характеристик всех перечисленных составляющих, мы и получаем блок питания необходимой нам мощности для дальнейшего использования.

Отличия конструкции лампы от импульсного блока

Очень похожа по строению импульсного блока питания, из-за чего сделать импульсный бп можно очень легко и быстро. Для переделки, необходимо установить перемычку и дополнительно установить трансформатор вырабатывающий импульсы и который оснащён выпрямителем.

Для облегчения ибп, удалена стеклянная люминесцентная лампа и некоторые составляющие конструкции, которые были заменены специальным соединителем. Вы могли заметить, что для изменения необходимо выполнить всего несколько простых операций, и этого будет вполне достаточно.


Плата с энергосберегающей лампы

Выдаваемый показатель мощности, ограничен размером используемого трансформатора, максимальным возможным пропускным показателем основных транзисторов и габаритами охлаждающей системы. Чтобы увеличить немного мощность, достаточно намотать ещё обмотки на дроссель.

Импульсный трансформатор

Основной ключевой характеристикой импульсного блока питания есть возможность адаптироваться к показателям трансформатора, который используется в конструкции. А то, что обратный ток не нуждается в проходке через трансформатор, который мы сами сделали, значительно облегчает нам расчёты номинальной мощности трансформатора.

Таким образом, большинство ошибок при расчёте становятся незначительными благодаря использованию такой схемы.

Рассчитываем ёмкость необходимого напряжения

Для экономии используют конденсаторы с маленьким показателем ёмкости. Именно от них будет зависеть показатель пульсации входящего напряжения. Для снижения пульсации, необходимо увеличивать объём конденсаторов тоже делается для увеличения показателя пульсации только в обратном порядке.

Для снижения размеров и улучшения компактности, возможно, применять конденсаторы на электролитах. К примеру, можно использовать такие конденсаторы, которые вмонтированы в фототехнику. Они обладают ёмкостью 100µF х 350V.

Чтобы обеспечить бп показателем двадцать ватт, достаточно использовать стандартную схему от энергосберегающих светильников и вовсе не наматывая дополнительной намотки на трансформаторы. В случае, когда дроссель обладает свободным пространством и может дополнительно уместить витки, можно их добавить.

Таким образом, следует добавить два-три десятка витков обмотки, чтобы была возможность подзаряжать мелкие устройства или использовать ибп как усилитель для техники.


Схема блока питания на 20 ватт

Если вам требуется более эффективное увеличение показателя мощности, можно использовать самый простой провод из меди, покрытый лаком. Он специально предназначен для обмотки. Убедитесь что изоляция на стандартной обмотке дросселя достаточно качественная, так как эта часть будет находиться под значением входящего тока. Также следует оградить её от вторичных витков с помощью бумажной изоляцией.


Действующая модель БП мощность – 20 Ватт.

Для изоляции используем специальный картон толщиной 0.05 миллиметра или 0.1 миллиметра. В первом случае необходимо два слова, во втором достаточно одного. Сечение обмоточного провода используем из максимального больших, количество витков будет подбирать методом проб. Обычно витков необходимо достаточно мало.

Проделав все необходимые действия, вы получаете мощность бп 20 ватт и рабочую температура трансформатора шестьдесят градусов, транзистора сорок два. Большую мощность сделать не получиться, так как размеры дросселя ограничены и сделать большее количество обмотки не получится.

Уменьшение поперечного диаметра используемого провода конечно увеличит численность витков, но на мощность это повлияет только в минус.

Чтобы иметь возможность поднять мощность бп до сотни ватт, необходимо дополнительно докрутить импульсный трансформатор и расширить ёмкость фильтровочного конденсатора до 100 фарад.


Схема 100 ватт БП

Чтобы облегчить нагрузку и уменьшить температуру транзисторов, к ним следует добавить радиаторы для охлаждения. При такой конструкции, КПД получится в районе девяноста процентов.

Следует подключить транзистор 13003

К электронному балласту бп следует подключить транзистор 13003, который способен закрепляться с помощью фасонной пружины. Они выгодны тем, что с ними нет необходимости устанавливать прокладку из-за отсутствия металлических площадок. Конечно, их теплоотдача значительно хуже.

Лучше всего проводить закрепления с помощью винтов М2.5, с заранее установленной изоляцией. Также возможно использовать термопасту, которая не передаёт напряжение сети.

Убедитесь что транзисторы надёжно заизолированы, так как через них проходит ток и при плохой изоляции возможно короткое замыкание.

Подключение к сети 220 вольт

Подключение происходит с помощью лампы накаливания. Она будет служить защитным механизмом и подключается перед блоком питания.

В этом случае, лампа служит балластом, который имеет нелинейный показатель и отлично предохраняет ибп от неисправной работы сети. Значение мощности лампы необходимо подбирать таким же образом, как и мощность самого импульсного блока питания.