Схема такого преобразователя не новая, но она была переделана и в итоге переделки количество используемых радиодеталей резко сократилось.
Принципиальная схема преобразователя для лампы ЛДС представляет собой простой блокинг-генератор на мощном биполярном транзисторе MJE13007, опыт показал, что он справляется лучше всех, но возможна замена на более мощный, типа MJE13009. Такие транзисторы часто используют в компьютерных блоках питания ATX. Подстроечный резистор лучше использовать проволочный на пару ватт, его номинал 470 ом, но он может отклонится в ту или иную сторону на 20% - это на работу преобразователя не повлияет.
В качестве трансформатора использован Ш-образный ферритовый трансформатор из того-же компьютерного блока питания. Как правило у такого трансформатора 6 выводов со стороны понижающей обмотки и один отвод сверху. Именно к этому отводу подключаем плюс питания. Первый и последний вывод понижающей обмотки соответственно на коллектор транзистора и через резистор на базу, определенной полярности тут нету.
Далее собираем саму схему преобразователя для лампы. У сетевой обмотки трансформатора обычно 3 или 2 вывода, крайние выводы подключаем к лампе дневного освещения. Для плавного пуска можно последовательно к выводу подключить конденсатор на 400 вольт 1 микрофарад, хотя будет работать и без него. Транзистор нужно укрепить на небольшой теплоотвод.
Включаем схему и медленно вращаем подстроечный резистор, пока не добьемся максимального свечения лампы - это ограничительный резистор базового тока, который одновременно регулирует частоту. Хорошо собранный преобразователь не издает лишних звуков и имеет широкий диапазон питающих напряжений от 3,5 до 12 вольт (оптимальное - 6 вольт).
Тимофей Носов
Преобразователь 12-220 из компьютерного БП для питания ЛДС
Преобразователь также используется для питания «экономичных» ЛДС цокольного типа; он собственно собирался с целью автономного, яркого и экономичного освещения дома, гаража, салона авто. Для себя я принял решение не собирать электронный баласт а использовать готовый, т.к. соотношение геморрой-результат был в пользу готовых решений (всё равно, что в наш век делать на коленках лампу накаливания).
Краткие комментарии схемы. Это двухтактный импульсный преобразователь, собранный на ШИМ-контроллере TL494 (полный отечественный аналог 1114ЕУ4), что позволяет сделать схему довольно простой. На выходе стоят высокоэффективные выпрямительные диоды удваивающие напряжение по схеме Делона или Грайнмахера (не хотел ругаться). На выходе, разумеется, постоянное напряжение. Для электронных балластов постоянное напряжение и полярность включения не актуальна, т.к. в схеме балласта на входе стоит диодный мост (правда диоды там не такие «шустрые» как в нашем преобразователе).
В преобразователе используется готовый высокочастотный понижающий трансформатор из блока питания (БП) компьютера, но в нашем преобразователе он станет наоборот повышающим. Понижающий трансформатор можно взять как из AT так и из ATX БП. Из моей практики трансформаторы отличались только габаритами, а расположение выводов совпадало. Убитый БП (или трансформатор из него) можно найти в любой мастерской по ремонту компьютеров.
Трансформатор можно и самостоятельно намотать. Лично моего терпения сейчас хватает вручную намотать не более 20 витков, хотя в детстве мог намотать для транзисторного приемника контурную катушку в 100 витков; годы берут своё.
Итак, находим подходящее ферритовое кольцо (внешний диаметр примерно 20-30 мм). Соотношение витков примерно 1:1:20 , где 1:1 – две половинки первичной обмотки (10+10 витков), а:20 – соответственно, вторичная 200 витков. Сначала мотается вторичная – равномерно 200 витков проводом диаметром 0,3-0,4 мм. Затем равномерно две половинки первичной обмотки (мотаем 10 витков, делаем средний отвод, затем в том же направлении мотаем оставшиеся 10 витков). Для полуобмоток использую многожильный, серебреный монтажный провод диаметром 0,8 мм (можно не загоняться и использовать другой провод, но лучше многожильный и мягкий).
Предлагаю еще вариант изготовления (переделки) трансформатора. Вы можете приобрести т.н. электронный трансформатор для 12 вольтовых галогенных ламп подсветки потолков и мебели (в магазинах светового оборудования стоит от 80 руб). В нем стоит подходящий трансформатор на кольце. Нужно только снять вторичную обмотку, которая представляет собой десяток витков. А полуобмотки можно намотать иначе – кусок провода (длину рассчитаете) складываем вдвое и мотаем вдвое сложенным проводом; середину провода (место перегиба) разрезаем – получаем т.н. два конца (или два начала) обмоток. К концу одного провода припаиваем начало другого – получаем общую точку полуобмоток. Уверяю, у меня такой трансформатор работает. Необходимо отметить, что компьютерный трансформатор великолепно работает в схеме электронного трансформатора .
Для тех кто желает теории расчетов – раздел Софт-Полезности и Программа расчета трансформатора импульсного блока питания V1.03 (838 Kb) ; в ней всё доходчиво расписано. Частота преобразования около 100 кГц (расчет рабочей частоты см. в документации на TL494).
C1 – это 1 нанофарад, или 1000 пикофарад, или 0,001 микрофарад (все варианты величины емкости равны между собой); на корпусе кодировка 102; я ставил 152 – работает, но, предполагаю, что на меньшей частоте.
R1 и R2 – задают ширину импульсов на выходе. Схему можно упростить и не ставить эти элементы, при этом 4й контакт TL494 посадить на минус; я не вижу нужды широкими импульсами насиловать транзисторы.
R3 (совместно с C1) задаёт рабочую частоту. Уменьшаем сопротивление R1 – увеличиваем частоту. Увеличиваем емкость C1 – уменьшаем частоту. И наоборот.
Транзисторы – мощные МОП (металл-окисел-полупроводник) полевые транзисторы , которые характеризуются меньшим временем срабатывания и более простыми схемами управления. Одинаково хорошо работают IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N (чем больше цифра – тем мощнее и дороже).
В преобразователе применены диоды HER307 (подойдут 304, 305, 306-е). Отлично работают отечественные КД213 (дороже, габаритнее и менее надежно).
Конденсаторы на выходе можно и меньшей емкости, но с рабочим напряжением 200 В. Использованы конденсаторы из того же компьютерного БП диаметром не более 18 мм (либо редактируйте рисунок печатной платы).
Микросхему установите на панель; так будет легче жить.
Налаживание сводится к внимательной установке микросхемы в панель. Если не работает, проверьте наличие подводимого напряжения 12 В. Проверьте R1 и R2, не перепутали? Всё должно работать.
Радиатор не нужен, т.к. продолжительная работа не вызывает ощутимый нагрев транзисторов. А если возникнет желание поставить на радиатор, то, внимание, фланцы корпусов транзисторов не закорачивать через радиатор. Используйте изоляционные прокладки и шайбы втулки от компьютерного БП. Для первого пуска радиатор не помешает; по крайней мере транзисторы сразу не сгорят в случае ошибок монтажа или КЗ на выходе, или при «случайном» подключении лампы накаливания на 220 в.
Питание схемы должно быть убедительным, т.к. потребляемый ток одного экземпляра «экономичной» ЛДС от герметичного кислотного аккумулятора у меня составил 1,4 А при напряжении 11,5 В; итого 16 Вт (хотя на упаковке лампы написано 26 Вт).
Защиту схемы от перегрузки и переплюсовки можно реализовать через предохранитель и диод на входе.
Будьте осторожны! На выходе схемы высокое напряжение и очень серьезно может ударить. Потом не говорите, что не предупреждал. Конденсаторы держат заряд больше суток – проверено на людях. Разрядных цепей на выходе нет. Закорачивание не допускается, разряжайте либо лампой накаливания на 220 В, либо через сопротивление на 1 мОм.
Для преобразователя сделано два рисунка печатной платы, в зависимости от габаритов трансформатора.
Данная схема была взята из журнала Радиохобби №3 за 1999 год и представляет собой повышающий преобразователь напряжения, построенный по принципу блокинг-генератора. Генерация осуществляется за счет положительной обратной связи, управляющей работой ключевого транзистора. При этом на вторичной обмотке трансформатора генерируются коротковременные высоковольтные импульсы. В момент включения преобразователя лампа дневного света имеет высокое сопротивление, напряжение на ее электродах возрастает до 500 вольт, но как только лампа прогреется, напряжение снизится до 50 – 70 вольт. Поэтому крайне важно не включать преобразователь без нагрузки, поскольку напряжение на нем может вырасти до 1000 вольт, что способно вывести из строя трансформатор.
На рисунке показаны две схемы, верхняя - для транзистора структуры p-n-p, нижняя - для транзистора n-p-n. Естественно, что при смене структуры транзистора меняется также полярность конденсатора С1.
Трансформатор изготавливается на Ш-образном феррите 7х7 с магнитной проницаемостью НМ2000. Первой мотается вторичная обмотка, по схеме она подключается к ЛДС. Она содержит 240 витков, намотанных проводом ПЭВ-0,23. После чего обмотка хорошо изолируется и поверх нее мотаются обмотка коллектора – это 22 витка, намотанных проводом ПЭВ-0,56 и базовая обмотка, которая содержит 6 витков, намотанных проводом ПЭВ-0,23. Естественно, что диаметры проводов могут в небольших пределах варьироваться. Необходимый для изготавливаемого трансформатора сердечник можно раздобыть в старом дисковом телефонном аппарате, например ТА-68. Тогда с его каркаса необходимо предварительно удалить все старые обмотки. Также Ш-образный сердечник подходящего сечения магнитопровода можно взять из компьютерного блока питания. Важно! Между половинками Ш-образного сердечника необходим зазор – прокладка из немагнитного материала. Подойдет лист тонкой бумаги, один слой изоленты и т.п. Необходимо это для того, чтобы сердечник не намагнитился, иначе преобразователь через непродолжительное время перестанет работать.
Для правильной работы схемы необходимо настроить потребляемый преобразователем ток. Для этого необходимо знать мощность применяемой ЛДС. Допустим, ее мощность 20 ватт. Тогда потребляемый преобразователем ток должен быть 20Ватт/12в=1,66А. Такой ток выставляется подбором базового резистора R1.
Транзистор Т1 необходимо поместить на радиатор. Площадь радиатора выбирается таким образом, чтобы после часа работы за него можно было бы спокойно держаться. Вместо транзисторов КТ837Ф и КТ805БМ можно применить КТ818 и КТ819 соответственно.
Проверяется работоспособность преобразователя следующим образом. Если сразу после включения преобразователя лампа загорелась тускло, а через долю секунды разгорелась в полную силу, значит все работает нормально. Если же лампа продолжает работать тускло, значит необходимо подбирать R1, или даже менять транзистор. Провода от трансформатора до лампы должны быть как можно толще и короче, иначе лампа будет зажигаться плохо, или не зажигаться совсем.
А теперь немного фотографий.
Перед вами очередная конструкция с применением микросхемы 555. Устройство представляет из себя-DC-AC преобразователь напряжения, который предназначен для питания энергосберегающих ламп от пониженного напряжения. Диапазон входных напряжений 8-18Вольт (оптимальное-12 Вольт). На выходе трансформатора образуется переменное напряжение высокой частоты порядка 400 Вольт. Это простой и стабильный однотактный преобразователь напряжения, который может быть использован в походных ситуациях или в автомобиле.
Несмотря на свои компактные размеры и простоту конструкции, преобразователь развивает достаточно высокую мощность, которая напрямую зависит от конкретного типа используемого ключа. С применением мощного полевого транзистора серии IRF3205 мощность доходит до 70 Ватт. В моем случае использован транзистор IRFZ48, с ним мощность не более 50 ватт. Не советуется поднимать мощность более 70 ватт, поскольку нужно будет еще раз рассчитать параметры импульсного трансформатора.
Таймер 555 работает в качестве генератора прямоугольных импульсов. Импульсы усиливаются мощным полевым ключом. Транзистор нужно установить на теплоотвод. Импульсный трансформатор состоит всего из двух обмоток. Первичная обмотка состоит из 7 витков. Для удобности намотки было использовано 3 жилы провода с диаметром 0,5мм каждая. Такое решение экономит пространство. Дальше поверх первичной обмотки мотается-повышающая. Эта обмотка состоит из 80 витков провода с диаметром 0,2мм. Обмотку можно мотать навалом без дополнительных изоляционных слоев.
Сердечник был использован от старого блока питания АТХ. Для начала с платы блока нужно выпаять трансформатор и разобрать его. Половинки феррита приклеены друг к другу намертво, поэтому их нужно чуть погреть. Греть нужно аккуратно (зажигалкой или мощным паяльником).
После, нужно снять все обмотки и мотать нужные. Такой однотактный преобразователь может питать довольно мощные неоновые трубки до 50 ватт. Преобразователь также может быть использован для питания и других электрических устройств, в том числе расчитанных и на постоянное напряжение, только в этом случае на выходе нужен выпрямитель.
ПИТАНИЕ ЛДС
Лампы дневного света всё ещё находят применение в осветительных приборах и данный преобразователь как раз и служит для питания экономичных ЛДС цокольного типа. Лампы дневного света на настоящее время признаны наиболее эффективным источником света. Обыкновенная лампа накаливания имеет эффективность около 10 Люмен/Ватт, в то время как эффективность ЛДС достигает 100 Люмен/Ватт. ЛДС потребляет почти в 7 раз меньше электроэнергии, чем обыкновенная лампа накаливания, и к тому-же имеет в 12 раз большее время работы. Конечно с каждым годом всё большее распространение получают сверхъяркие , даже под ЛДС их уже стали делать,
Но их окончательное превосходство ещё будет не скоро. Тем более, что за хорошие яркие светодиоды надо платить денюжку, а всяких ламп дневного света у многих, и у меня в том числе, валяется достаточно. Собрав эту схему мы получим автономное, яркое и экономичное освещение дома, гаража, салона автомобиля или походного фонарика.
Тех, кто ожидал увидеть в этой схеме микроконтроллеры с фазоимпульсным управлением и ШИМ-модуляцией, вынужден огорчить - это обычный вульгарный блокинг-генератор. Почему? Потому, что повторялся сотни раз разными людьми и отлично работает. И нечего всё усложнять. Помните, краткость - сестра таланта. Схема преобразователя для ЛДС не требует дорогостоящих деталей, к тому-же позволяет использовать неисправные лампы. На транзисторе Т1 КТ817, собран блокинг-генератор. Резистор на 3 кОм задает ток и режим работы транзистора. В результате работы генератора на верхней обмотке появляется импульсное высокое напряжение, поступающее на ЛДС.
Базовая обмотка трансформатора, намотанного на ферритовом сердечнике содержит 20 витков ПЭВ-2 0,5мм, коллекторная 40 витков того-же провода, а высоковольтная около 500.
Радиатор нужен, т.к. продолжительная работа вызывает ощутимый нагрев транзистора. В качестве него используем кусок алюминия со спичечный коробок. Нити накала лампы шунтированы перемычкой и выполняют функцию электрода, на который подают напряжение, необходимое для включения лампы. Происходит холодное зажигание с помощью резкого повышения напряжения на ЛДС при пуске, без предварительного подогрева электродов ЛДС.
Другой вариант преобразователя для ЛДС немного сложнее, но и стабильнее. Схема срисована с китайского походного фонаря.
Питается от 6 - 12В и потребляет ток до 0.5А. Транзистор лучше заменить на КТ805 - для надёжности. Настройка заключается в подборе тока и частоты, для получения максимальной яркости свечения ЛДС. Внимание, на выходе схемы высокое напряжение и оно может серьезно ударить! Будьте внимательны при сборке схемы. Представляется интересным использование в качестве трансформатора строчный трансформатор от телевизоров ТВС, как это реализовано .
Ценные рекомендации Александра: Из недостатков вышеуказанных схем стоит отметить отсутствие плавного прогрева нитей лампы, что уменьшит срок службы, хоть и могут применяться в таких схемах лампы с перегоревшей нитью но света от них значительно меньше чем от новой лампы, в таких схемах довольно быстро выгорает люминофор, низкое КПД, много энергии уходит просто в нагрев транзистора. При перегорании ЛДС или просто если при работе преобразователя отошел контакт лампы произойдёт работа на холостом ходу, без нагрузки, что может привести к перегреву транзистора и выходу его из строя, либо что еще хуже - к пробою высоковольтной обмотки трансформатора. Напряжение на высоковольтной обмотке на холостом ходу может достигать 1200 В, под нагрузкой примерно 80-120 В, зависит от мощности самой ЛДС. Для подобия плавного запуска ЛДС, ее надо подключить не сразу к высоковольтной обмотке,а через конденсатор (его емкость подбирают экспериментально). Конденсатор ставится только на провод фазы, а не на нулевой! Не перепутайте! После этого ЛДС начнет запускаться более плавно! При этом у нее несколько упадет яркость свечения. Но это все поправимо подбором резистора.
Что можно предпринять для предотвращения выхода из строя генератора?
1 - Сделать обратную связь.
2 - Самое простое: подключить параллельно самой ЛДС неоновую лампу или стартер через резистор на 1 мОм, (можно чуть меньше). На работе самой ЛДС неонка не отразиться, зато при внештатных ситуациях она вполне может сыграть роль нагрузки и тем самым спасти сам блокинг-генератор.
Можно применить в данных схемах готовый трансформатор. В 1-м варианте можно применить трансформатор из дежурной марки EEL-19 (или подобный) из компьютерного БП. Возможно так-же применение трансформатора ТВС от черно-белых ламповых телевизоров. Для второй схемы вполне подходят сетевые трансформаторы от лазерных принтеров и сетевые трансформаторы от ЖК мониторов. В этих случаях трансформаторы можно применять как есть без перемотки.
Расчёт тока потребления преобразователя можно вести по такой приближённой методике: Например лампе ЛБ-20 нужно 1,66 А, следовательно - 20 Ватт/12 в=1,66 А. Умножаем на кпд 90% - получится должен потреблять около 1.8 А.
Ещё одно: первый вариант схемы блокинг- генератора допускает применение радиатора меньшего размера - будет меньший нагрев транзистора, чем второй вариант схемы питания ЛДС. В первом варианте желательно поставить конденсатор на 0,01 мкф - 0,022 мкф, меду базой и эмиттером, тем самым уменьшив нагрев транзистора. Самая оптимальная мощность для таких схем 9-11 W! Но не более 20W. Нежелательно применять резисторы менее 0.5-1W. Применять в схеме КТ817 не рекомендую, так как он не предназначен для таких рабочих токов, соответственно в этой схеме с невысоким КПД, он еще больше упадет. Диод на входе я бы советовал поставить обязательно, так как даже при случайном кратковременном перепутывании полярности питания, произойдёт сгорание транзистора!
