Как сделать блок питания из энергосберегающей лампы своими руками

Устройство и принцип работы ЭПРА

Прежде чем заняться модификацией электронного балласта для компактных люминесцентных ламп, давайте более подробно познакомимся с этим узлом и принципом его работы. Основная задача балласта:

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

Давайте рассмотрим классическую схему электронного балласта или, если ее правильно называть, ЭКГ (электронный балласт).

По сути, это обычный импульсный блок питания с небольшими отличиями, но о них позже. Сетевое напряжение поступает на мостовой выпрямитель VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и подается на высокочастотный (частота автоколебаний 10-60 кГц) генератор, смонтированный на транзисторах VT2, VT3. Генерация в нем происходит за счет положительной обратной связи с трансформатора Т1, а начинается при подаче тока за счет симметричного динистора DB1.

Импульсное напряжение через токоограничивающий дроссель Т2 поступает на энергосберегающую лампу, выполненную в виде изогнутой трубки. Конденсатор С8 нужен для создания импульса высокого напряжения, который поджигает трубку. Как только произошел пробой газовой секции лампы, срабатывает дроссель, ограничивающий ток до уровня, необходимого для работы лампы. Поскольку частота напряжения относительно высока, индуктор очень компактен.

Важно! Производители энергосберегающих ламп используют в своей продукции разные схемы балласта, но работают они по одному принципу.

Строение и принцип работы энергосберегающей лампы

Чтобы понять, чем может быть полезна энергосберегающая лампа, рассмотрим ее устройство.
Конструкция светильника состоит из следующих компонентов:

1. Запаянная стеклянная трубка (колба), покрытая изнутри люминофорным соединением. Колба заполнена инертным газом (аргоном) и парами ртути.
2. Пластиковый корпус из негорючего материала.
3. Небольшая электронная плата (ЭПРА) с балластом (ПРА), отвечающая за запуск и устранение мерцания устройства. Балласт современных приборов снабжен фильтром, защищающим лампу от сетевых помех.
4. Предохранитель, защищающий компоненты платы от поражения электрическим током, которое может привести к возгоранию устройства.
5. Корпуса — содержат балласт, предохранитель и соединительные провода. На коробке нанесена маркировка, содержащая информацию о напряжении, мощности и цветовой температуре.
6. Розетка, обеспечивающая контакт между лампой и блоком питания (наиболее распространены розетки Е14, Е27, ГУ10, Г5.3).

К колбе лампы подключены две спирали (электрода), которая под действием тока нагревается и испускает с поверхности электроны. В результате взаимодействия электронов с парами ртути в колбе возникает тлеющий заряд, который «рождает» УФ-излучение. Воздействуя на люминофор, ультрафиолет «заставляет» лампу светиться. Цветовая температура «экономки» определяется химическим составом люминофора.

Виды поломок энергосберегающих ламп

Энергосберегающая лампа может выйти из строя в двух случаях:

• разбитая лампа накаливания;
• вышел из строя электронный балласт (ЭП) (преобразователь напряжения высокой частоты), отвечающий за преобразование переменного тока в постоянный, постепенный нагрев электродов и предотвращение мерцания прибора при включении.

При разбитии лампочки лампу можно просто выбросить, а при поломке электронного балласта ее можно отремонтировать или использовать в своих целях, например, использовать для изготовления ИБП, добавив в схему разделительный трансформатор и выпрямитель схема.

Комплектация с электронным балластом энергосберегающей лампы
Большинство ламп ЭБ представляют собой высокочастотные преобразователи напряжения, собранные на полупроводниковых триодах (транзисторах).
Более дорогие устройства оснащены сложной схемой ЭБ, соответственно более дешевые упрощены.
Электронный балласт «укомплектован» следующими электрическими элементами:

• биполярный транзистор, работающий при напряжении до 700 В и токе до 4А;
• защитные диоды (в основном это элементы типа Д4126Л или аналогичные);
• импульсный трансформатор;
• педаль газа;
• двусторонний динистор, аналогичный сдвоенному КН102;
• конденсатор 10/50В
• некоторые схемы БЭ снабжены полевыми транзисторами.

Некоторые схемы ЭБ энергосберегающих ламп позволяют практически полностью заменить схему самодельного источника импульсов, дополнить ее большим количеством элементов и внести незначительные изменения.

Отдельные схемы преобразователя работают на электролитических конденсаторах или содержат специализированную микросхему. Такие схемы ЭБ лучше не использовать, т.к они часто являются источниками ошибок для многих электронных устройств.

Читайте также: Не горят задние и передние габариты ваз 2112 — как поменять лампу

Что общего между электрическими схемами «экономок» и ИБП?

Ниже представлена ​​одна из обычных электрических схем лампы, дополненная перемычкой АА’, заменяющей недостающие детали и лампу, импульсный трансформатор и выпрямитель. Элементы схемы, выделенные красным цветом, можно удалить.

В результате некоторых изменений и необходимых дополнений, как показано на схеме ниже, можно собрать импульсный блок питания, где добавленные элементы выделены красным цветом.

Каких параметров мощности БП можно добиться от энергосберегающей лампы?

«Вторая» жизнь «экономки» часто используется современными радиолюбителями. Ведь для их ручной работы часто требуется силовой трансформатор, с наличием которого возникают определенные сложности, начиная с покупки и заканчивая расходом большого количества провода на намотку и габаритными размерами конечного изделия. Поэтому умельцы привыкли заменять трансформатор на переменный источник питания. Более того, если для этих целей использовать электронный балласт неисправного осветительного прибора, это позволит существенно сэкономить средства, особенно для трансформатора мощностью более 100 Вт.

Маломощный блок питания можно построить, перемотав каркас существующего индуктора. Для получения большей мощности требуется дополнительный трансформатор. Импульсный блок питания на 100 Вт м более можно сделать на базе ламп ЭБ мощностью 20-30 Вт, схему которого нужно немного изменить, дополнив ее выпрямительным диодным мостом VD1-VD4 и изменив часть обмотки индуктора L0 вверх.

Если нет возможности увеличить коэффициент усиления транзисторов, придется увеличить ток на их базу, изменив номиналы резисторов R5-R6 на меньшие. Кроме того, нужно увеличить параметры мощности резисторов в цепях базы и эмиттера.
При малой частоте генерации потребуется замена конденсаторов С4, С6 на элементы большей емкости.

Самодельный блок питания

Маломощный блок питания с параметрами тока 3,7-20 Вт не требует применения импульсного трансформатора. Для этого достаточно будет увеличить число оборотов магнитопровода на имеющемся дросселе. Новую обмотку можно намотать поверх старой. Для этого рекомендуется использовать провод МГТФ с фторопластовой изоляцией, который заполнит разрыв в магнитопроводе, что не потребует большого количества материала и обеспечит необходимое питание устройства.

Для увеличения мощности ИБП необходимо использовать трансформатор, который также можно соорудить на базе существующего дросселя ЭБ. Только для этого рекомендуется использовать лакированную обмотку из медного провода, предварительно намотав на оригинальную газовую обмотку защитную пленку во избежание пробоя. Оптимальное число витков вторичной обмотки обычно выбирают опытным путем.

Как подключить новый ИБП к шуруповерту?

Для подключения блока питания переменного тока, собранного на базе электронного балласта, необходимо разобрать шуруповерт, сняв все крепления. С помощью пайки или термоусадочной трубки подключаем выводы двигателя блока к выходу ИБП. Соединение проводов скруткой не является желательным разъемом, поэтому мы забываем о нем как о ненадежном. Сначала сверлим отверстие в корпусе инструмента, через которое продеваем провода. Во избежание случайного извлечения провод должен быть обжат алюминиевой скобой в самом отверстии внутренней поверхности корпуса электроинструмента. Размеры зажимов, превышающие диаметр отверстия, предотвратят механическое повреждение провода и его выпадение из корпуса.

Как видите, даже после тренировки энергосберегающая лампа может прослужить долго и приносить пользу. На его основе можно собрать маломощный импульсный блок мощностью до 20 Вт, который отлично заменит аккумулятор электроинструмента на 18 В или другое зарядное устройство. Для этого можно использовать элементы электронного балласта энергосберегающей лампы и описанную выше технологию, чем и пользуются народные умельцы, чаще всего для ремонта вышедшего из строя аккумулятора или экономии на покупке нового источника питания.

Импульсный блок и его назначение

Оба конца трубки люминесцентной лампы имеют электроды, анод и катод. В результате подачи питания компоненты лампы нагреваются. После нагревания высвобождаются электроны, которые сталкиваются с молекулами ртути. Результат – ультрафиолетовое излучение.

Благодаря наличию в трубке люминофора люминофор преобразуется в видимое свечение лампочки. Свет появляется не сразу, а через определенное время после подключения к сети. Чем более развита лампа, тем больше интервал.

Работа импульсного источника питания основана на следующих принципах:

1. Преобразование переменного тока из сети в постоянный ток. При этом напряжение не меняется (то есть остается 220 В).
2. Преобразование постоянного напряжения в прямоугольные импульсы за счет работы широтно-импульсного преобразователя. Частота импульсов от 20 до 40 кГц.
3. Подайте напряжение на лампу через дроссель.

Ниже приведена схема работы балласта люминесцентной лампы.

Источник бесперебойного питания (ИБП) состоит из ряда компонентов, каждый из которых имеет на схеме свою маркировку:

1. R0 – выполняет ограничивающую и защитную роль в электропитании. Устройство предотвращает и стабилизирует чрезмерный ток, протекающий через диоды в момент подключения.
2. VD1, VD2, VD3, VD4 — выпрямительные мосты.
3. L0, C0 — фильтры пропускания электрического тока и защиты от скачков напряжения.
4. R1, C1, VD8 и VD2 — представляют собой цепочку преобразователей, используемых при запуске. Первый резистор (R1) используется для зарядки конденсатора C1. Как только конденсатор пробивает динистор (VD2), он открывается и транзистор, в результате чего в цепи начинаются автоколебания. Далее на катод диода (VD8) подается прямоугольный импульс. Появляется отрицательный индикатор, перекрывающий второй динистор.
5. R2, C11, C8 — облегчает запуск преобразователей.
6. R7, R8 — оптимизировать закрытие транзисторов.
7. R6, R5 — образуют пределы электрического тока на транзисторах.
8. R4, R3 — используются как предохранители от скачков напряжения в транзисторах.
9. VD7 VD6 — защита транзисторов БП от обратного тока.
10. TV1 — трансформатор обратной связи.
11. L5 — балластный дроссель.
12. С4, С6 — выполняют роль разделительных конденсаторов. Разделите все напряжение на две части.
13. TV2 — трансформатор импульсного типа.
14. VD14, VD15 — импульсные диоды.
15. С9, С10 — конденсаторы фильтра.

Примечание! На схеме ниже компоненты, которые необходимо удалить при доработке блока, отмечены красным цветом. Точки АА соединены перемычкой.

Отличия лампы от импульсного блока

Устройство экономичной лампы во многом напоминает устройство блока питания переменного тока. Поэтому сделать пульсирующий блок питания несложно. Для воссоздания устройства понадобится перемычка и дополнительный трансформатор, который будет выдавать импульсы. Трансформатор должен иметь выпрямители.

Для облегчения блока питания стеклянная люминесцентная лампа удалена. Параметр мощности ограничен наибольшей пропускной способностью транзисторов и размерами охлаждающих элементов. Для увеличения мощности необходимо намотать на дроссель дополнительную обмотку.

Как увеличить мощность

Обычно мощность КЛЛ относительно невелика и колеблется в пределах 10-40 Вт. Теоретически неплохо, но на практике все портит токоограничивающая катушка индуктивности. Он не позволяет самодельному блоку питания развивать максимальную мощность, во-первых, из-за своих токоограничивающих характеристик, а во-вторых, из-за собственной малой мощности. При увеличении тока магнитопровод начинает работать в режиме насыщения, снижая КПД источника питания и перегружая ключевые транзисторы, перегружая напрасно.

Как сделать относительно мощный блок питания из энергосберегающей лампы? Задача не такая сложная, как кажется на первый взгляд. Для этого достаточно заменить дроссель относительно мощным импульсным трансформатором. Это конечно потребует более глубоких познаний в радиотехнике, но оно того стоит.

Трансформатор можно, например, взять из ненужного блока питания от компьютера или другой оргтехники (принтер, сканер, небольшой телевизор и т д.). Также потребуется резистор на 3 Вт сопротивлением 5 Ом, а также новый высоковольтный конденсатор номиналом 100 мкФ и рабочим напряжением не менее 350 В. Взглянем на доработанную схему:

Здесь вместо дросселя установлен импульсный трансформатор, причем первичная обмотка та, что была подключена к преобразователю (высокое напряжение), а вторичная обмотка ступенчатая. Кроме того, резистор R1 был выбран более мощным, а емкость сглаживающего конденсатора С1 (по измененной схеме С0) увеличена до 100 мкФ. В остальном схема не сильно изменилась, но теперь она вполне способна отдавать ток 5-8 А при напряжении 12 В. Такие блоки питания уже можно использовать для шуруповерта и подобных 12-вольтовых инструментов.

И напоследок несколько рекомендаций

1. Модифицированный блок питания при первом запуске лучше подключить к сети через лампу накаливания 220 В 60-100 Вт. Если все в порядке, лампа будет еле светиться. Если в цепи есть неисправность, лампа будет гореть достаточно ярко. Это убережет транзисторы от пробоя в случае неисправности проводки.
2. Перед запуском блока питания на длительную работу его необходимо «загнать» на нагрузочный резистор. При этом трансформатор и транзисторы не должны нагреваться выше 60 градусов Цельсия.
3. Если трансформатор сильно нагревается, наматывайте обмотку более толстым проводом.
4. Если транзисторы сильно нагреваются, их необходимо оснастить небольшими радиаторами.
5. Не стоит использовать такой блок питания для зарядки и эксплуатации дорогих гаджетов. Гораздо надежнее купить заводской блок питания. Это обойдется намного дешевле, чем ремонт, например, ноутбука или смартфона.

На этом, пожалуй, разговор о переделке ЭПРА для компактных люминесцентных ламп на импульсный блок питания можно закончить. Если вы внимательно прочитали статью и хоть немного разбираетесь в радиотехнике, то с этой несложной доработкой справитесь самостоятельно.