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. https://сайт/

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.

Самые интересные ролики на Youtube

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.https://сайт/

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.

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования 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.

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.

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.

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 «мыльниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

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

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.

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

1. Винт М2,5.
2. Шайба М2,5.
3. Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
4. Корпус транзистора.
5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
6. Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
7. 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)

(КЛЛ или «энергосберегайки») появились в быту довольно давно, но до сих пор удерживают если не первенство среди осветительных приборов, то одно из ведущих мест. Они компактны, экономичны, могут работать вместо обычной лампочки накаливания. Но есть у этих приборов и недостатки. Несмотря на заявленный производителем срок эксплуатации КЛЛ часто выходят из строя, даже не выработав свой ресурс.

Виной этому чаще всего становится нестабильное питающее напряжение и частое «щелканье» выключателем. Можно ли как-то использовать сгоревший прибор, который стоит довольно больших денег? Конечно, можно! В этой статье мы попытаемся собрать блок питания из энергосберегающей лампы своими руками.

Устройство и принцип работы ЭПРА

Прежде чем взяться за переделку электронного балласта для компактных люминесцентных ламп, познакомимся с этим узлом и принципом его работы поближе. Основная задача балласта:

• запустить газоразрядную трубку лампы;
• поддерживать необходимые для работы трубки ток и напряжение.

Взглянем на классическую схему электронного балласта или, если называть его правильно, ЭПРА (Электронный ПускоРегулирующий Аппарат).

Схема ЭПРА (электронного балласта) для энергосберегающих ламп

По сути, это обычный импульсный блок питания с незначительными отличиями, но о них позже. Напряжение сети подается на мостовой выпрямитель VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и поступает на высокочастотный (частота автоколебаний 10-60 кГц) генератор, собранный на транзисторах VT2, VT3. Генерация в нем возникает за счет положительной обратной связи, которую обеспечивает трансформатор Т1, запуск при подаче питания происходит благодаря симметричному динистору DB1.

Импульсное напряжение через токоограничивающий дроссель Т2 поступает на энергосберегающую лампу, выполненную в виде изогнутой трубки. Конденсатор С8 нужен для создания высоковольтного импульса, поджигающего трубку. Как только в лампе произошел пробой газового участка, в работу вступает дроссель, ограничивающий ток на необходимом для работы лампы уровне. Поскольку частота напряжения относительно высокая, дроссель получился весьма компактным.

Важно! Производители энергосберегающих ламп используют в своих изделиях различные схемы балластов, но принцип работы у них один и тот же.

Отличия конструкции лампы от импульсного блока

Чем же отличается электронный балласт КЛЛ от импульсного блока питания (ИБП)? Прежде всего на выходе балласта стоит токоограничивающий дроссель. Далее, схема не имеет гальванической развязки сетевого напряжения с выходным, поэтому все элементы схемы, которую питает ЭПРА, находятся под опасным для жизни напряжением. А теперь попытаемся сделать импульсный блок питания из энергосберегающей лампы.

Кроме указанных отличий, на выходе ЭПРА напряжение импульсное, тогда как блок питания обычно выдает постоянное.

Схема переделки ЭПРА в ИБП

Для переделки ЭПРА в блок питания необходимо решить три задачи:

1. Обеспечить электробезопасность, создав гальваническую развязку.
2. Понизить выходное напряжение преобразователя, поскольку на его выходе оно довольно высокое – прядка 100–150 В.
3. Выпрямить выходное напряжение.

Если необходим блок питания небольшой мощности – до 15 Вт, то никакой особой переделки ЭПРА не потребуется. Достаточно десятка сантиметров обмоточного провода, четыре диода и пары конденсаторов. Ну и, конечно, понадобится электронный балласт от лампы мощностью 40 Вт. Взглянем на доработанную схему:

Здесь дроссель исполняет роль развязывающего и одновременно понижающего трансформатора блока питания, а выпрямитель (диоды VD8-VD11) делают из импульсного напряжения постоянное. Конденсаторы С8 и С9 – сглаживающие. В остальном работа блока питания ничем не отличается от схемы ЭПРА.

Переделку ЭПРА в блок питания будем производить в следующей последовательности:

1. Удаляем люминесцентную трубку и конденсатор С8.
2. Соединяем выводы конденсаторов С6, С7 и дросселя Т2, которые ранее шли на лампу, между собой. Проще всего это сделать, просто замкнув все выводы лампы.

Теперь наш дроссель является нагрузкой преобразователя. Осталось лишь домотать на него вторичную обмотку. Так как частота преобразования довольно высока, понадобится всего несколько витков обмоточного провода диаметром 0.5-0.8 мм. Зазор между сердечником и обмоткой дросселя невелик, но его вполне достаточно для нескольких витков, число которых подбирается экспериментально.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Важно! Для большей надежности блока питания лучше использовать не обычный обмоточный провод в эмалевой изоляции, а монтажный во фторопластовой. Это исключит пробой между обмотками при неаккуратной намотке и появлении опасного напряжения во вторичной цепи.

Методика намотки следующая. Наматываем в качестве вторичной около 10 витков, подключаем к ней диодный мост со сглаживающими конденсаторами и нагружаем будущий блок питания резистором мощностью около 30 Вт и сопротивлением 5-6 Ом. Замеряем напряжение на резисторе вольтметром постоянного тока. Затем делим полученное напряжение на количество витков, и выходит напряжение, получаемое с одного витка. Теперь делим необходимое нам напряжение (12-13 В) на последнее значение и получаем необходимое количество витков вторичной обмотки.

Предположим, намотав 10 витков, мы получили напряжение 8 В. 8/10=0.8. Значит, один виток выдает 0.8 вольт. Нам нужно 12. Делим 12 на 0.8, получаем 15. Итак, нам необходимо намотать 15 витков.

В диодном мосте можно использовать любые выпрямительные диоды на обратное напряжение не ниже 25 В и ток 1А. Лучше для этих целей использовать диоды Шоттки – они имеют меньшее прямое падение напряжения и лучше работают в импульсном режиме, увеличивая КПД блока питания. На месте С8 может работать керамический конденсатор емкостью 0.1 мкФ, С9 – электролитический емкостью 10-50 мкФ и рабочее напряжение не ниже 25 В.

Всем хороша схема такого блока питания, но напряжение на его выходе не стабилизировано. То есть оно будет колебаться вместе с изменением сетевого. Выйти из положения довольно просто, установив в схему блока питания 12-вольтовый стабилизатор. Идеальным для этой цели будет интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б или зарубежный аналог L1812. В этом случае выходной фрагмент схемы будет выглядеть так:

Конденсаторы С10 и С11 нужно взять тех же номиналов, что и С8, С9.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Важно! Если в схеме блока питания будет использоваться стабилизатор, то количество витков необходимо увеличить до получения напряжения на нагрузочном резисторе (см. методику расчета выше) 15-16 В. Именно такое напряжение является нормальным входным для линейного 12-вольтового стабилизатора.

Как увеличить мощность

Обычно мощность КЛЛ относительно невелика и колеблется в пределах 10-40 Вт. В теории неплохо, но на практике все дело портит токоограничивающий дроссель. Он не дает самодельному блоку питания развить максимальную мощность, во-первых, из-за токоограничивающих свойств, а во-вторых, из-за собственной малой мощности. При увеличении тока магнитопровод начинает работать в режиме насыщения, уменьшая КПД блока питания и перегружая ключевые транзисторы, причем перегружая впустую.

Как же сделать относительно мощный блок питания из ? Задача не так сложна, как кажется на первый взгляд. Для этого достаточно дроссель заменить на относительно мощный импульсный трансформатор. Конечно, тут потребуются более глубокие знания в радиотехнике, но оно того стоит.

Трансформатор можно взять, к примеру, из ненужного блока питания от компьютера или другой оргтехники (принтер, сканер, малогабаритный телевизор и т. п.). Еще понадобится резистор мощностью 3 Вт и сопротивлением 5 Ом, а также новый высоковольтный конденсатор на номинал 100 мкФ и рабочее напряжение не ниже 350 В. Взглянем на доработанную схему:

Здесь вместо дросселя установлен импульсный трансформатор, причем первичной обмоткой является та, что была подключена к преобразователю (высоковольтная), а вторичной – понижающая. Кроме того, резистор R1 выбран большей мощности, а емкость сглаживающего конденсатора С1 (по доработанной схеме С0) увеличена до 100 мкФ. В остальном схема практически не изменилась, но теперь она вполне способна отдать в нагрузку ток в 5-8 А при напряжении 12 В. Такие блоки питания уже вполне можно использовать для шуруповерта и подобных 12-вольтовых инструментов.

1. При первом пуске доработанный блок питания лучше подключать к сети через лампу накаливания 220 В 60-100 Вт. Если все в порядке, то лампа будет едва светиться. Если в схеме ошибка, то лампа будет гореть довольно ярко. Это сбережет транзисторы от пробоя при ошибках в монтаже.
2. Прежде чем запустить блок питания в долговременную работу, необходимо «погонять» его на нагрузочном резисторе. При этом трансформатор и транзисторы не должны нагреваться выше 60 градусов Цельсия.
3. Если трансформатор сильно греется, придется намотать понижающую обмотку более толстым проводом.
4. Если сильно греются транзисторы, их нужно снабдить небольшими радиаторами.
5. Не стоит использовать такой блок питания для зарядки и питания дорогостоящих гаджетов. Гораздо надежнее купить заводское питающее устройство. Это обойдется намного дешевле, чем ремонт, к примеру, ноутбука или смартфона.

На этом, пожалуй, беседу о переделке ЭПРА для компактных люминесцентных ламп в импульсный блок питания можно закончить. Если ты внимательно прочел статью и имеешь хотя бы небольшое понятие о радиотехнике, то справишься с этой несложной доработкой самостоятельно.