DIY EPR napájací zdroj. Ako si vyrobiť domáci zdroj energie z energeticky úsporných žiaroviek Použitie predradníka z energeticky úspornej vysokonapäťovej pulznej žiarovky

Energeticky úsporné žiarovky sú široko používané v každodennom živote a vo výrobe sa časom stávajú nepoužiteľnými, ale mnohé z nich je možné po jednoduchých opravách obnoviť. Ak samotná lampa zlyhá, potom z elektronickej „plnky“ môžete vytvoriť pomerne výkonný zdroj napájania pre akékoľvek požadované napätie.

Ako vyzerá napájanie z energeticky úspornej žiarovky?

V každodennom živote často potrebujete kompaktný, ale zároveň výkonný nízkonapäťový zdroj, ktorý si môžete vyrobiť pomocou neúspešnej úspornej žiarovky. V lampách lampy najčastejšie zlyhajú, ale napájanie zostáva v prevádzkovom stave.

Ak chcete vytvoriť zdroj energie, musíte pochopiť princíp fungovania elektroniky obsiahnutej v energeticky úspornej žiarovke.

Výhody spínaných zdrojov

V posledných rokoch je zreteľná tendencia odklonu od klasických transformátorových zdrojov k spínacím. Je to spôsobené predovšetkým hlavnými nevýhodami transformátorových napájacích zdrojov, ako je veľká hmotnosť, nízka kapacita preťaženia a nízka účinnosť.

Odstránenie týchto nedostatkov v spínaných zdrojoch, ako aj vývoj základne prvkov umožnili široké využitie týchto pohonných jednotiek pre zariadenia s výkonom od niekoľkých wattov až po mnoho kilowattov.

Schéma napájania

Princíp činnosti spínaného zdroja energie v energeticky úspornej žiarovke je úplne rovnaký ako v akomkoľvek inom zariadení, napríklad v počítači alebo televízore.

Vo všeobecnosti možno činnosť spínaného zdroja opísať takto:

• Striedavý sieťový prúd sa mení na jednosmerný bez zmeny jeho napätia, t.j. 220 V.
• Impulzno-šírkový menič využívajúci tranzistory premieňa jednosmerné napätie na pravouhlé impulzy s frekvenciou 20 až 40 kHz (v závislosti od modelu lampy).
• Toto napätie je privádzané do svietidla cez induktor.

Pozrime sa podrobnejšie na obvod a prevádzkový postup napájacieho zdroja spínacej lampy (obrázok nižšie).

Elektronický predradník pre energeticky úspornú žiarovku

Sieťové napätie sa privádza do mostíkového usmerňovača (VD1-VD4) cez obmedzovací odpor R 0 s malým odporom, potom sa usmernené napätie vyhladzuje na vysokonapäťovom filtračnom kondenzátore (C 0) a cez vyhladzovací filter (L0) dodáva sa do tranzistorového meniča.

Tranzistorový menič sa spustí v okamihu, keď napätie na kondenzátore C1 prekročí prah otvorenia dinistora VD2. Tým sa spustí generátor na tranzistoroch VT1 a VT2, výsledkom čoho je samogenerácia pri frekvencii asi 20 kHz.

Ďalšie prvky obvodu ako R2, C8 a C11 zohrávajú podpornú úlohu, čo uľahčuje spustenie generátora. Rezistory R7 a R8 zvyšujú rýchlosť zatvárania tranzistorov.

A odpory R5 a R6 slúžia ako obmedzujúce v základných obvodoch tranzistorov, R3 a R4 ich chránia pred nasýtením a v prípade poruchy plnia úlohu poistiek.

Diódy VD7, VD6 sú ochranné, hoci mnohé tranzistory určené na prácu v takýchto zariadeniach majú takéto diódy zabudované.

TV1 je transformátor, so svojimi vinutiami TV1-1 a TV1-2, spätnoväzbové napätie z výstupu generátora sa privádza do základných obvodov tranzistorov, čím sa vytvárajú podmienky pre prevádzku generátora.

Na obrázku vyššie sú časti, ktoré sa musia pri prerábaní bloku odstrániť, zvýraznené červenou farbou, body A–A` musia byť spojené prepojkou.

Úprava bloku

Predtým, ako začnete prerábať napájací zdroj, mali by ste sa rozhodnúť, aký aktuálny výkon potrebujete na výstupe, od toho bude závisieť hĺbka aktualizácie. Takže ak je potrebný výkon 20-30 W, potom bude zmena minimálna a nebude vyžadovať veľa zásahov do existujúceho okruhu. Ak potrebujete získať výkon 50 wattov alebo viac, bude potrebný dôkladnejší upgrade.

Treba mať na pamäti, že výstupom napájacieho zdroja bude jednosmerné napätie, nie striedavé napätie. Z takéhoto napájacieho zdroja nie je možné získať striedavé napätie s frekvenciou 50 Hz.

Určovanie sily

Výkon možno vypočítať pomocou vzorca:

P – výkon, W;

I – sila prúdu, A;

U – napätie, V.

Zoberme si napríklad napájací zdroj s nasledujúcimi parametrami: napätie - 12 V, prúd - 2 A, potom bude výkon:

Ak vezmeme do úvahy preťaženie, je možné akceptovať 24-26 W, takže výroba takejto jednotky bude vyžadovať minimálny zásah do obvodu 25 W úspornej žiarovky.

Nové diely

Pridanie nových častí do schémy

Pridané detaily sú zvýraznené červenou farbou:

• diódový mostík VD14-VD17;
• dva kondenzátory C 9, C 10;
• prídavné vinutie umiestnené na predradníkovej tlmivke L5, počet závitov sa volí experimentálne.

Pridané vinutie k induktoru hrá ďalšiu dôležitú úlohu ako izolačný transformátor, ktorý ho chráni pred sieťovým napätím dosahujúcim výstup napájacieho zdroja.

Ak chcete určiť požadovaný počet závitov v pridanom vinutí, postupujte takto:

1. na induktor je navinuté dočasné vinutie, približne 10 závitov akéhokoľvek drôtu;
2. pripojené k zaťažovaciemu odporu s výkonom najmenej 30 W a odporom približne 5-6 Ohmov;
3. pripojte sa k sieti, zmerajte napätie na odpore záťaže;
4. vydeľte výslednú hodnotu počtom závitov, aby ste zistili, koľko voltov je na 1 otáčku;
5. vypočítajte požadovaný počet závitov pre konštantné vinutie.

Podrobnejší výpočet je uvedený nižšie.

Otestujte aktiváciu konvertovaného napájacieho zdroja

Potom je ľahké vypočítať požadovaný počet závitov. Na tento účel sa napätie, ktoré sa plánuje získať z tohto bloku, vydelí napätím jednej otáčky, získa sa počet závitov a k výsledku získanému v rezerve sa pridá približne 5 až 10%.

W=U out /U vit, kde

W – počet závitov;

U out – požadované výstupné napätie zdroja;

U vit – napätie na otáčku.

Navíjanie prídavného vinutia na štandardnú tlmivku

Pôvodné vinutie tlmivky je pod sieťovým napätím! Pri navíjaní prídavného vinutia na jeho vrchu je potrebné zabezpečiť izoláciu medzi vinutiami, najmä ak je navinutý drôt typu PEL, v smaltovanej izolácii. Na izoláciu medzi vinutiami môžete použiť polytetrafluóretylénovú pásku na utesnenie závitových spojov, ktorú používajú inštalatéri, jej hrúbka je len 0,2 mm.

Výkon v takomto bloku je obmedzený celkovým výkonom použitého transformátora a prípustným prúdom tranzistorov.

Vysoký výkon napájania

Bude si to vyžadovať komplexnejšiu aktualizáciu:

• prídavný transformátor na feritovom krúžku;
• výmena tranzistorov;
• inštalácia tranzistorov na radiátory;
• zvýšenie kapacity niektorých kondenzátorov.

V dôsledku tejto modernizácie sa získa napájací zdroj s výkonom do 100 W s výstupným napätím 12 V. Je schopný poskytnúť prúd 8-9 ampérov. To stačí na napájanie napríklad stredne výkonného skrutkovača.

Schéma modernizovaného napájacieho zdroja je znázornená na obrázku nižšie.

100W zdroj

Ako je vidieť na schéme, rezistor R0 bol nahradený výkonnejším (3-watt), jeho odpor bol znížený na 5 Ohmov. Môže byť nahradený dvoma 2-wattovými 10 ohmovými, ktoré sa spájajú paralelne. Ďalej C 0 - jeho kapacita je zvýšená na 100 μF, s prevádzkovým napätím 350 V. Ak je nežiaduce zväčšiť rozmery napájacieho zdroja, potom môžete nájsť miniatúrny kondenzátor takejto kapacity, najmä dokáže nasnímať z namiereného fotoaparátu.

Na zabezpečenie spoľahlivej prevádzky jednotky je užitočné mierne znížiť hodnoty rezistorov R 5 a R 6 na 18–15 ohmov a tiež zvýšiť výkon rezistorov R 7, R 8 a R 3, R 4 . Ak sa ukáže, že frekvencia generovania je nízka, potom by sa mali zvýšiť hodnoty kondenzátorov C 3 a C 4 – 68n.

Najťažšou časťou môže byť výroba transformátora. Na tento účel sa v pulzných blokoch najčastejšie používajú feritové krúžky vhodnej veľkosti a magnetickej permeability.

Výpočet takýchto transformátorov je pomerne komplikovaný, ale na internete je veľa programov, s ktorými je to veľmi jednoduché, napríklad „Program na výpočet pulzného transformátora Lite-CalcIT“.

Ako vyzerá pulzný transformátor?

Výpočet vykonaný pomocou tohto programu priniesol nasledujúce výsledky:

Na jadro je použitý feritový krúžok, jeho vonkajší priemer je 40, jeho vnútorný priemer je 22 a jeho hrúbka je 20 mm. Primárne vinutie s drôtom PEL - 0,85 mm 2 má 63 závitov a dve sekundárne vinutia s rovnakým drôtom majú 12.

Sekundárne vinutie musí byť navinuté na dva vodiče naraz a je vhodné ich najprv mierne skrútiť po celej dĺžke, pretože tieto transformátory sú veľmi citlivé na asymetriu vinutí. Ak táto podmienka nie je splnená, potom sa diódy VD14 a VD15 budú zahrievať nerovnomerne a tým sa ešte zvýši asymetria, ktorá ich v konečnom dôsledku poškodí.

Takéto transformátory však ľahko odpustia významné chyby pri výpočte počtu závitov až do 30%.

Pretože tento obvod bol pôvodne navrhnutý na prácu s 20 W lampou, boli nainštalované tranzistory 13003 Na obrázku nižšie je pozícia (1) tranzistory so stredným výkonom, mali by byť nahradené výkonnejšími, napríklad 13007, ako v pozícii (2). Možno bude potrebné ich nainštalovať na kovovú platňu (radiátor) s plochou asi 30 cm2.

Trial

Skúšobná prevádzka by sa mala vykonať v súlade s určitými opatreniami, aby sa nepoškodil napájací zdroj:

1. Prvá skúšobná prevádzka by sa mala vykonať s použitím 100 W žiarovky, aby sa obmedzil prúd do napájacieho zdroja.
2. Na výstup nezabudnite pripojiť záťažový odpor 3-4 Ohm s výkonom 50-60 W.
3. Ak všetko prebehlo podľa očakávania, nechajte 5-10 minút bežať, vypnite a skontrolujte stupeň zahriatia transformátora, tranzistorov a usmerňovacích diód.

Ak počas procesu výmeny dielov nedošlo k žiadnym chybám, napájanie by malo fungovať bez problémov.

Ak skúšobná prevádzka ukáže, že jednotka funguje, zostáva len otestovať ju v režime plného zaťaženia. Za týmto účelom znížte odpor záťažového odporu na 1,2-2 Ohm a pripojte ho priamo k sieti bez žiarovky na 1-2 minúty. Potom vypnite a skontrolujte teplotu tranzistorov: ak presiahne 60 0 C, budú musieť byť inštalované na radiátoroch.

Ako previesť gazdiný menič na spínaný zdroj?

Ak sa vám povaľuje lampa v domácnosti s chybnou žiarovkou, neponáhľajte sa ju vyhodiť. Vo vnútri základne je obvod vysokofrekvenčného meniča, ktorý nahrádza veľkú a ťažkú ​​predradníkovú tlmivku, ako v pripojovacích obvodoch bežných LDS. Na základe tohto meniča si vyrobíte 20-wattový spínaný zdroj a pri opatrnejšom prístupe vyžmýkate viac ako stovku.

Nižšie je uvedená jedna z najbežnejších možností pre obvody meniča hospodára:

Toto je schéma 25-wattovej úspornej žiarovky Vitoone. Červená farba na ňom označuje tie prvky, ktoré nepotrebujeme, preto ich z diagramu vylúčime a medzi body A a A‘ vložíme prepojku. Zostáva už len naskrutkovať na výstup impulzný transformátor a usmerňovač.

Verzia už prerobeného obvodu „úspora energie“ na spínaný zdroj je znázornená na obrázku nižšie:

Ako je zrejmé z diagramu, R0 bol nastavený na 2-krát menšiu ako nominálna hodnota, ale bol zvýšený jeho výkon, C0 bol nahradený 100,0 mF a na výstupe bol pridaný TV2 s usmerňovačom pre VD14, VD15, C9 a C10. Rezistor R0 po zapnutí slúži ako poistka a obmedzovač nabíjacieho prúdu. Zvoľte nominálnu kapacitu C0 tak, aby sa (približne) číselne rovnala výkonu napájacieho zdroja, ktorý vyrábate.

Čo sa týka kondenzátora C0: dá sa „vytrhnúť“ zo starej kinofilmovej kamery typu Kodak, alebo z akejkoľvek inej misky na mydlo, v okruhu zábleskovej lampy je presne tá, ktorú potrebujeme, 100 mF pri 350 V.

TV2 je impulzný transformátor, výkon samotného zdroja závisí od jeho celkového výkonu, ako aj od maximálneho prípustného prúdu kľúčových tranzistorov. Na vytvorenie pulzného napájacieho zdroja s nízkym výkonom stačí navinúť sekundárne vinutie okolo existujúceho induktora, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Na napájanie akejkoľvek nízkonapäťovej nabíjačky alebo nie príliš výkonného zosilňovača naviňte 20 otáčok na existujúce vinutie L5, to bude stačiť.

Na obrázku vyššie je pracovná verzia zdroja bez 20-wattového usmerňovača. Pri voľnobehu je frekvencia vlastných kmitov 26 kHz, pri zaťažení 20 W 32 kHz, transformátor sa zahrieva na 60 ºС, tranzistory do 42 ºС.

Dôležité!!! Keď je menič v prevádzke, na primárnom vinutí je sieťové napätie, takže nezabudnite položiť vrstvu papierovej izolácie, ktorá oddelí primárne a sekundárne vinutie, aj keď je na primárnom už syntetický ochranný film.

Stáva sa však aj to, že v okne existujúcej tlmivky nie je dostatok miesta na navíjanie sekundárneho vinutia, alebo v prípade, keď musíme vytvoriť zdroj s oveľa väčším výkonom, ako je výkon premieňanej „úspory energie“. - tu sa nezaobídeme bez použitia dodatočného pulzného tranzu (pozri druhú osnovu článku).

Vyrábame napríklad spínaný zdroj s výkonom viac ako 100 W a používame predradník z 20-wattovej žiarovky. V tomto prípade budete musieť nahradiť VD1 - VD4 viacerými „aktuálnymi“ diódami a navinúť induktor L0 hrubším drôtom. Ak je prúdové zosilnenie VT1 a VT2 nedostatočné, zvýšte základný prúd tranzistorov znížením menovitých hodnôt R5 a R6, ako aj zvýšením výkonu odporov v základnom a emitorovom obvode.

Ak je frekvencia generovania nedostatočná, zvýšte menovité hodnoty kondenzátorov C4 a C6.

Praktické testy ukázali, že polovičné impulzné napájacie zdroje nie sú kritické pre parametre výstupného transformátora, pretože ním neprechádza obvod OS, preto sú povolené chyby vo výpočte až 150 percent.

Spínaný zdroj 100 Watt.

Ako už bolo napísané vyššie, na získanie výkonného napájacieho zdroja je navinutý prídavný pulzný transformátor TV2, R0 je nahradený, C0 je nahradený 100 mF, je vhodné nahradiť tranzistory 13003 13007, sú navrhnuté pre vyšší prúd, a je lepšie ich dať na malé radiátory cez izolačné tesnenia (napríklad sľuda).

Prierez spojenia tranzistorov s radiátormi je znázornený na obrázku nižšie:

Aktuálny model spínaného zdroja pracujúceho pri záťaži 100 W je znázornený na obrázku nižšie:

Transformátor je navinutý na prstenci 2000HM, vonkajší priemer 28mm, vnútorný priemer 16mm, výška prstenca 9mm.
Kvôli nedostatočnému výkonu záťažových odporov sú umiestnené v tanieriku s vodou.
Generácia bez záťaže 29 kHz, pri záťaži 100 W - 90 kHz.

Čo sa týka usmerňovača.

Aby sa magnetický obvod transformátora TV2 nedostal do saturácie, urobte usmerňovače v polomostíkových impulzných zdrojoch na celú vlnu, to znamená, že musia byť premostené (1) alebo s nulovým bodom (2). Pozri obrázok nižšie.

S mostíkovým obvodom je potrebné o niečo menej drôtu na vinutie, ale súčasne sa na VD1-VD4 rozptýli 2-krát viac energie. Druhý fragment obrázku zobrazuje verziu usmerňovacieho obvodu s nulovým bodom, je to ekonomickejšie, ale vinutia v tomto prípade musia byť absolútne symetrické, inak sa magnetický obvod nasýti. Druhá možnosť sa používa, keď pri malom výstupnom napätí potrebujete mať významný prúd. Na minimalizáciu strát sú kremíkové diódy nahradené Schottkyho diódami, napätie na nich klesá menej ako 2-3 krát.

Pozrime sa na príklad:

Pri P=100W, U=5V, TV1 so stredným bodom, 100 / 5 * 0,4 = 8 , t.j. Schottkyho diódy rozptyľujú výkon 8 W.
Pri P=100W, U=5V, TV1 s mostíkovým usmerňovačom a konvenčnými diódami, 100 / 5 * 0,8 * 2 = 32 , t.j. výkon sa rozptýli na VD1-VD4 asi 32 W.

Majte to na pamäti a nehľadajte polovicu chýbajúcej sily neskôr.

Nastavenie pulzného napájania.

Pripojte UPS k sieti podľa schémy nižšie (fragment 1). Tu bude HL1 fungovať ako predradník, ktorý má nelineárnu charakteristiku a ochráni vaše zariadenie v prípade núdzovej situácie. Výkon HL1 by mal byť približne rovnaký ako výkon napájacieho zdroja, ktorý testujete.

Keď je zdroj zapnutý bez záťaže alebo pracuje pri nízkej záťaži, vlákno HL1 má malý odpor, takže nemá žiadny vplyv na prevádzku zdroja. Keď sa vyskytnú nejaké problémy, prúdy VT1 a VT2 sa zvýšia, lampa začne svietiť, zvýši sa odpor vlákna, čím sa zníži prúd v obvode.

Ak neustále opravujete a upravujete spínané zdroje, bolo by dobré zostaviť špeciálny stojan (obrázok vyššie, fragment 2). Ako vidíte, existuje izolačný transformátor (galvanické oddelenie medzi napájaním a domácou sieťou) a je tu tiež prepínač, ktorý vám umožňuje napájať napájací zdroj a obísť lampu. Je to potrebné na testovanie meniča pri prevádzke pod silným zaťažením.

Ako záťaž je možné použiť výkonné sklokeramické odpory, zvyčajne sú zelené (pozri obrázok nižšie). Červené čísla na obrázku označujú ich silu.

Počas dlhodobých testov, keď potrebujete skontrolovať tepelné podmienky prvkov napájacieho obvodu a záťažové odpory nemajú dostatočný výkon, môžu byť tieto spustené do taniera s vodou. Počas prevádzky sa ekvivalentná záťaž veľmi zahrieva, preto nechytajte rezistory rukami, aby ste sa nepopálili.

Ak ste urobili všetko starostlivo a správne a zároveň ste použili dobre známy predradník z energeticky úspornej žiarovky, nie je potrebné nič špeciálne upravovať. Schéma by mala fungovať okamžite. Pripojte záťaž, napájajte a zistite, či je váš napájací zdroj schopný dodať požadovaný výkon. Monitorujte teploty VT1, VT2 (nemali by byť vyššie ako 80-85 ºС) a výstupný transformátor (nemali by byť vyššie ako 60-65 ºС).

Ak sa transformátor zahrieva vysoko, zväčšite prierez drôtu alebo naviňte transformátor na magnetické jadro s väčším celkovým výkonom, alebo možno budete musieť urobiť prvý aj druhý.

Pri zahrievaní tranzistorov ich umiestnite na radiátor (cez izolačné tesnenia).

Ak ste vymysleli UPS s nízkym príkonom a zároveň ste namotali existujúcu tlmivku a počas prevádzky sa zahrieva nad povolenú normu, vyskúšajte, ako funguje pri nižšej výkonovej záťaži.

Programy na výpočet impulzných transformátorov si môžete stiahnuť v článku:

Šťastnú prestavbu.

Energeticky úsporné žiarovky sa široko používajú na domáce aj priemyselné účely. V priebehu času sa každá lampa pokazí. V prípade potreby je však možné lampu oživiť zostavením napájacieho zdroja z energeticky úspornej lampy. V tomto prípade sa ako súčasti bloku používa náplň zlyhanej žiarovky.

Pulzný blok a jeho účel

Na oboch koncoch žiarivky sú elektródy, anóda a katóda. Pripojenie napájania spôsobí zahriatie komponentov lampy. Po zahriatí sa uvoľňujú elektróny, ktoré sa zrážajú s molekulami ortuti. Dôsledkom toho je ultrafialové žiarenie.

Vďaka prítomnosti fosforu v trubici sa fosfor premieňa na viditeľnú žiaru žiarovky. Svetlo sa neobjaví okamžite, ale až po určitom čase po pripojení k zdroju napájania. Čím viac je lampa opotrebovaná, tým je interval dlhší.

Prevádzka spínaného zdroja je založená na nasledujúcich princípoch:

1. Premena striedavého prúdu z elektrickej siete na jednosmerný prúd. V tomto prípade sa napätie nemení (to znamená, že zostáva 220 V).
2. Transformácia jednosmerného napätia na pravouhlé impulzy vďaka činnosti meniča šírkových impulzov. Frekvencia impulzov sa pohybuje od 20 do 40 kHz.
3. Privádzanie napätia do svietidla cez tlmivku.

Neprerušiteľný zdroj napájania (UPS) pozostáva z niekoľkých komponentov, z ktorých každý má na schéme svoje vlastné označenie:

1. R0 - hrá obmedzujúcu a ochrannú úlohu v napájaní. Zariadenie zabraňuje a stabilizuje nadmerný prúd pretekajúci diódami v čase pripojenia.
2. VD1, VD2, VD3, VD4 - pôsobia ako mostové usmerňovače.
3. L0, C0 - sú filtre na prenos elektrického prúdu a chránia pred napäťovými rázmi.
4. R1, C1, VD8 a VD2 - predstavujú reťazec meničov používaných počas spúšťania. Prvý odpor (R1) sa používa na nabíjanie kondenzátora C1. Akonáhle kondenzátor prerazí dinistor (VD2), on a tranzistor sa otvoria, čo vedie k vlastnej oscilácii v obvode. Ďalej sa na katódu diódy (VD8) pošle obdĺžnikový impulz. Objaví sa negatívny indikátor pokrývajúci druhý dinistor.
5. R2, C11, C8 - uľahčujú spustenie prevádzky meničov.
6. R7, R8 - optimalizácia uzatvárania tranzistorov.
7. R6, R5 - tvoria hranice pre elektrický prúd na tranzistoroch.
8. R4, R3 - sa používajú ako poistky pri napäťových rázoch v tranzistoroch.
9. VD7 VD6 - chráni napájacie tranzistory pred spätným prúdom.
10. TV1 je reverzný komunikačný transformátor.
11. L5 - predradníková tlmivka.
12. C4, C6 - fungujú ako izolačné kondenzátory. Rozdeľte všetko napätie na dve časti.
13. TV2 je transformátor pulzného typu.
14. VD14, VD15 - impulzné diódy.
15. C9, C10 - filtračné kondenzátory.

Poznámka! Na obrázku nižšie sú komponenty, ktoré je potrebné pri prerobení bloku odstrániť, označené červenou farbou. Body A-A sú spojené prepojkou.

Len premyslený výber jednotlivých prvkov a ich správna inštalácia vám umožní vytvoriť efektívne a spoľahlivo fungujúci zdroj energie.

Rozdiely medzi lampou a pulznou jednotkou

Obvod energeticky úspornej žiarovky je v mnohých ohľadoch podobný štruktúre spínaného zdroja. Preto nie je ťažké vyrobiť spínaný zdroj. Na prerobenie zariadenia budete potrebovať prepojku a dodatočný transformátor, ktorý bude vydávať impulzy. Transformátor musí mať usmerňovač.

Aby sa napájací zdroj odľahčil, sklenená žiarivka sa odstráni. Výkonový parameter je limitovaný najvyššou priepustnosťou tranzistorov a veľkosťou chladiacich prvkov. Pre zvýšenie výkonu je potrebné navinúť na tlmivku dodatočné vinutie.

Úprava bloku

Predtým, ako začnete prerábať napájací zdroj, musíte vybrať aktuálny výstupný výkon. Od tohto ukazovateľa závisí stupeň modernizácie systému. Ak je výkon v rozmedzí 20-30 W, nebudú potrebné hlboké zmeny v obvode. Ak je plánovaný výkon viac ako 50 W, je potrebný systematickejší upgrade.

Poznámka! Na výstupe napájacieho zdroja bude konštantné napätie. Nie je možné získať striedavé napätie pri frekvencii 50 Hz.

Stanovenie sily

Výkon sa vypočíta podľa vzorca:

Ako príklad zvážte situáciu s napájacím zdrojom s nasledujúcimi charakteristikami:

• napätie - 12 V;
• prúdová sila - 2 A.

Vypočítame výkon:

P = 2 × 12 = 24 W.

Konečný výkonový parameter bude vyšší – približne 26 W, čo umožňuje počítať s možným preťažením. Na vytvorenie napájacieho zdroja bude teda potrebný pomerne malý zásah do obvodu štandardnej 25 W ekonomickej lampy.

Nové komponenty

Medzi nové elektronické komponenty patria:

• diódový mostík VD14-VD17;
• 2 kondenzátory C9 a C10;
• vinutie na predradníkovej tlmivke (L5), ktorého počet závitov je určený empiricky.

Prídavné vinutie plní ďalšiu dôležitú funkciu - je to oddeľovací transformátor a chráni pred prenikaním napätia do výstupov UPS.

Ak chcete vypočítať požadovaný počet závitov v prídavnom vinutí, vykonajte nasledujúce kroky:

1. Dočasne aplikujte vinutie na induktor (približne 10 závitov drôtu).
2. Vinutie pripojíme k záťažovému odporu (výkon od 30 W a odpor 5-6 Ohmov).
3. Pripojíme sa k sieti a zmeriame napätie na odpore záťaže.
4. Získaný výsledok vydelíme počtom závitov a zistíme, koľko voltov je pre každý závit.
5. Zisťujeme potrebný počet závitov pre trvalé vinutie.

Postup výpočtu je podrobnejšie uvedený nižšie.

Ak chcete vypočítať požadovaný počet závitov, vydeľte plánované napätie pre blok napätím jedného závitu. Výsledkom je počet otočení. Ku konečnému výsledku sa odporúča pridať 5-10%, čo vám umožní mať určitú rezervu.

Nezabudnite, že pôvodné vinutie tlmivky je pod sieťovým napätím. Ak naň potrebujete navinúť novú vrstvu vinutia, postarajte sa o izolačnú vrstvu medzi vinutiami. Toto pravidlo je obzvlášť dôležité dodržiavať, keď sa používa drôt typu PEL v smaltovanej izolácii. Polytetrafluóretylénová páska (hrúbka 0,2 mm) je vhodná ako medzivinutá izolačná vrstva, ktorá zvýši hustotu závitových spojov. Tento typ pásky používajú inštalatéri.

Poznámka! Výkon v bloku je obmedzený celkovým výkonom zapojeného transformátora, ako aj maximálnym možným prúdom tranzistorov.

Vytvorenie vlastného napájania

UPS si môžete vyrobiť sami. To si vyžiada menšie úpravy na elektronickej prepojke plynu. Ďalej sa vykoná pripojenie k impulznému transformátoru a usmerňovaču. Jednotlivé prvky schémy sú odstránené z dôvodu ich zbytočného používania.

Ak zdroj nie je príliš výkonný (do 20 W), nie je potrebné inštalovať transformátor. Stačí niekoľko závitov vodiča navinutého okolo magnetického obvodu umiestneného na predradníku žiarovky. Táto operácia sa však môže vykonať iba vtedy, ak je dostatok miesta pre vinutie. Hodí sa k nemu napríklad vodič typu MGTF s fluoroplastovou izolačnou vrstvou.

Zvyčajne nie je potrebné veľa drôtu, pretože takmer celý lúmen magnetického obvodu je odovzdaný izolácii. Práve tento faktor obmedzuje silu takýchto blokov. Na zvýšenie výkonu budete potrebovať transformátor pulzného typu.

Charakteristickým znakom tohto typu SMPS (spínaný zdroj) je schopnosť prispôsobiť ho charakteristikám transformátora. Okrem toho systém nemá spätnú väzbu. Schéma zapojenia je taká, že nie sú potrebné obzvlášť presné výpočty parametrov transformátora. Aj keď sa vo výpočtoch urobí hrubá chyba, zdroj neprerušiteľného napájania bude s najväčšou pravdepodobnosťou fungovať.

Impulzný transformátor je vytvorený na báze tlmivky, na ktorej je superponované sekundárne vinutie. Ako taký sa používa lakovaný medený drôt.

Medzivinutá izolačná vrstva je najčastejšie vyrobená z papiera. V niektorých prípadoch sa na vinutie aplikuje syntetický film. Aj v tomto prípade by ste sa však mali dodatočne chrániť a zabaliť 3-4 vrstvy špeciálnej elektroochrannej lepenky. Ako posledná možnosť sa používa papier s hrúbkou 0,1 milimetra alebo viac. Medený drôt sa aplikuje až po vykonaní tohto bezpečnostného opatrenia.

Pokiaľ ide o priemer vodiča, mal by byť čo najväčší. Počet závitov v sekundárnom vinutí je malý, takže vhodný priemer sa zvyčajne vyberá pokusom a omylom.

Usmerňovač

Aby sa zabránilo saturácii magnetického obvodu v zdroji neprerušiteľného napájania, používajú sa iba usmerňovače s plným výstupom. Pre pulzný transformátor pracujúci na zníženie napätia sa obvod s nulovou značkou považuje za optimálny. Na to je však potrebné vytvoriť dve absolútne symetrické sekundárne vinutia.

Pre spínaný zdroj neprerušiteľného napájania nie je vhodný klasický usmerňovač pracujúci podľa obvodu diódového mostíka (s použitím kremíkových diód). Faktom je, že na každých 100 W prepravovaného výkonu budú straty minimálne 32 W. Ak vyrobíte usmerňovač z výkonných impulzných diód, náklady budú vysoké.

Nastavenie neprerušiteľného napájania

Keď je napájací zdroj zostavený, zostáva ho len pripojiť k najväčšej záťaži, aby sa skontrolovalo, či sa tranzistory a transformátor neprehrievajú. Maximálna teplota pre transformátor je 65 stupňov a pre tranzistory - 40 stupňov. Ak sa transformátor príliš zahreje, musíte použiť vodič s väčším prierezom alebo zvýšiť celkový výkon magnetického obvodu.

Vyššie uvedené akcie je možné vykonať súčasne. Pri transformátoroch vyrobených z tlmiviek s najväčšou pravdepodobnosťou nebude možné zväčšiť prierez vodiča. V tomto prípade je jedinou možnosťou zníženie zaťaženia.

Vysokovýkonný UPS

V niektorých prípadoch štandardný balastný výkon nestačí. Ako príklad si uveďme nasledujúcu situáciu: máte 24 W lampu a na nabíjanie potrebujete UPS s charakteristikami 12 V/8 A.

Na implementáciu schémy budete potrebovať nepoužitý napájací zdroj počítača. Z bloku vyberieme napájací transformátor spolu s obvodom R4C8. Tento obvod chráni výkonové tranzistory pred nadmerným napätím. Výkonový transformátor pripojíme k elektronickému predradníku. V tejto situácii transformátor nahrádza induktor. Nižšie je uvedený diagram na zostavenie neprerušiteľného zdroja napájania založeného na energeticky úspornej žiarovke.

Z praxe je známe, že tento typ bloku umožňuje prijímať až 45 W výkonu. Zahrievanie tranzistorov je v normálnom rozsahu, nepresahuje 50 stupňov. Pre úplné eliminovanie prehrievania sa odporúča osadiť transformátor s veľkým prierezom jadra do pätíc tranzistorov. Tranzistory sú umiestnené priamo na radiátore.

Potenciálne chyby

Nemá zmysel zjednodušovať obvod aplikáciou základných vinutí priamo na výkonový transformátor. Ak nie je zaťaženie, dôjde k značným stratám, pretože do báz tranzistorov bude prúdiť veľký prúd.

Ak sa použije transformátor so zvýšením záťažového prúdu, zvýši sa aj prúd v bázach tranzistorov. Empiricky sa zistilo, že po dosiahnutí záťaže 75 W nastáva v magnetickom obvode saturácia. Výsledkom je zníženie kvality tranzistorov a ich nadmerné zahrievanie. Aby ste predišli takémuto vývoju, odporúča sa navinúť transformátor sami pomocou väčšieho prierezu jadra. Je tiež možné zložiť dva krúžky dohromady. Ďalšou možnosťou je použiť väčší priemer vodiča.

Základný transformátor, ktorý funguje ako medzičlánok, môže byť z obvodu odstránený. Na tento účel je prúdový transformátor pripojený k vyhradenému vinutiu výkonového transformátora. To sa vykonáva pomocou vysokovýkonného odporu založeného na obvode spätnej väzby. Nevýhodou tohto prístupu je stála prevádzka prúdového transformátora v podmienkach nasýtenia.

Je neprípustné spájať transformátor spolu s tlmivkou (umiestnenou v predradníku). V opačnom prípade sa v dôsledku poklesu celkovej indukčnosti zvýši frekvencia UPS. Dôsledkom toho budú straty v transformátore a nadmerné zahrievanie usmerňovacieho tranzistora na výstupe.

Nesmieme zabudnúť na vysokú odozvu diód na zvýšené spätné napätie a prúd. Napríklad, ak vložíte 6-voltovú diódu do 12-voltového obvodu, tento prvok sa rýchlo stane nepoužiteľným.

Tranzistory a diódy by sa nemali nahrádzať nekvalitnými elektronickými súčiastkami. Výkonové charakteristiky základne prvkov vyrobenej v Rusku sú veľmi žiaduce a výmena bude mať za následok zníženie funkčnosti neprerušiteľného napájania.

Výpadok batérie akumulátorového skrutkovača či iného elektrického náradia nie je práve najpríjemnejšou udalosťou, najmä ak vezmeme do úvahy, že náklady na výmenu tohto prvku sú porovnateľné s cenou nového zariadenia. Možno sa však dá vyhnúť neplánovaným výdavkom? Je to celkom možné, ak batériu nahradíte jednoduchým domácim energeticky úsporným pulzným zdrojom, pomocou ktorého je možné náradie nabíjať zo siete. A komponenty k nemu nájdete v cenovo dostupnom a všadeprítomnom produkte – tomto.

Energeticky úsporný žiarovkový predradník

DIY UPS zo žiarivky

Vo väčšine prípadov na zostavenie UPS by mala byť elektronická tlmivka epra len mierne upravená (s dvojtranzistorovým obvodom) pomocou prepojky a potom by mala byť pripojená k pulznému transformátoru a usmerňovaču. Niektoré komponenty sú jednoducho odstránené ako zbytočné.

Domáci napájací zdroj

Pre slabé napájacie zdroje (od 3,7 V do 20 wattov) sa zaobídete bez transformátora. Bude stačiť pridať niekoľko závitov drôtu do magnetického obvodu tlmivky v predradníku, ak je na to, samozrejme, priestor. Nové vinutie je možné vytvoriť priamo na existujúcom vinutí.

Drôt značky MGTF s fluoroplastovou izoláciou je na to ako stvorený. Zvyčajne je potrebný malý drôt, zatiaľ čo takmer celý lúmen magnetického obvodu je obsadený izoláciou, čo určuje nízky výkon takýchto zariadení. Na jeho zvýšenie budete potrebovať pulzný transformátor.

Impulzný transformátor

Vlastnosťou opísanej verzie UPS je schopnosť do určitej miery sa prispôsobiť parametrom transformátora, ako aj absencia spätnoväzbového obvodu prechádzajúceho týmto prvkom. Táto schéma pripojenia vám umožňuje robiť bez obzvlášť presného výpočtu transformátora.

Ako ukázala prax, aj pri hrubých chybách (odchýlky väčšie ako 140 % boli povolené) môže byť UPS poskytnutý druhý život a ukázalo sa, že je funkčný.

Transformátor je vyrobený na základe rovnakej tlmivky, na ktorej je sekundárne vinutie navinuté z lakovaného medeného drôtu vinutia. V tomto prípade je dôležité venovať osobitnú pozornosť izolácii medzi vinutiami vyrobenej z papierového tesnenia, pretože „natívne“ vinutie induktora bude pracovať pod sieťovým napätím.

Aj keď je pokrytá syntetickou ochrannou fóliou, stále je potrebné na ňu navinúť niekoľko vrstiev elektrokartónu alebo aspoň obyčajného papiera s celkovou hrúbkou 100 mikrónov (0,1 mm) a lakovaný drôt nového navíjanie je možné položiť na papier.

Priemer drôtu by mal byť čo najväčší. V sekundárnom vinutí nebude veľa závitov, takže ich optimálny počet je možné zvoliť experimentálne.

Pomocou špecifikovaných materiálov a technológie môžete získať napájací zdroj s výkonom 20 alebo o niečo viac wattov. V tomto prípade je jeho hodnota obmedzená plochou okna magnetického obvodu a teda maximálnym priemerom drôtu, ktorý tam môže byť umiestnený.

Usmerňovač

Aby sa predišlo saturácii magnetického obvodu, v UPS sa používajú iba plnovlnné výstupné usmerňovače. V prípade, že pulzný transformátor pracuje na zníženie napätia, najhospodárnejší je obvod s nulovým bodom, ale na jeho implementáciu budete musieť vytvoriť dve úplne symetrické sekundárne vinutia. Pri ručnom navíjaní ho môžete navinúť do dvoch drôtov.

Štandardný usmerňovač zostavený pomocou obvodu „diódového mostíka“ z obyčajných kremíkových diód nie je vhodný pre impulzný UPS, pretože zo 100 W prenášaného výkonu (pri napätí 5 V) sa na ňom stratí asi 32 W alebo viac. . Zostavenie usmerňovača pomocou výkonných impulzných diód bude príliš drahé.

Nastavenie UPS

Po zložení UPS je potrebné pripojiť ho k maximálnej záťaži a skontrolovať, ako horúce sú tranzistory a transformátor. Limit pre transformátor je 60 - 65 stupňov, pre tranzistory - 40 stupňov. Pri prehriatí transformátora zväčšia prierez vodiča alebo celkový výkon magnetického obvodu, prípadne vykonajú obe činnosti súčasne. Ak je transformátor vyrobený z predradníkovej tlmivky lampy, s najväčšou pravdepodobnosťou nebude možné zväčšiť prierez drôtu a budete musieť obmedziť pripojenú záťaž.

Ako vyrobiť napájací zdroj LED so zvýšeným výkonom

Niekedy štandardný výkon elektronického predradníka lampy nestačí. Predstavme si situáciu: je tam 23 W, ale k nabíjačke si treba zohnať zdroj s parametrami 12V/8A.

Aby ste mohli realizovať svoj plán, budete musieť získať napájanie počítača, ktoré sa z nejakého dôvodu ukázalo ako nenárokované. Výkonový transformátor spolu s reťazou R4C8 by sa mal z tohto bloku odstrániť, ktorý plní funkciu ochrany výkonových tranzistorov pred prepätím. Výkonový transformátor by mal byť pripojený k elektronickému predradníku namiesto tlmivky.

Experimentálne sa zistilo, že tento typ UPS vám umožňuje odobrať energiu až do 45 W s miernym prehriatím tranzistorov (do 50 stupňov).

Aby sa predišlo prehriatiu, je potrebné nainštalovať transformátor so zvýšeným prierezom jadra do tranzistorových základov a nainštalovať samotné tranzistory na radiátor.

Možné chyby

Ako už bolo spomenuté, zaradenie klasického nízkofrekvenčného diódového mostíka do obvodu ako výstupného usmerňovača je nepraktické a pri zvýšenom výkone UPS sa to ešte menej vyplatí.

Je tiež zbytočné pokúšať sa navinúť základné vinutia priamo na výkonový transformátor kvôli zjednodušeniu obvodu. Pri absencii zaťaženia dôjde k výrazným stratám v dôsledku skutočnosti, že maximálny prúd bude prúdiť do báz tranzistorov.

Keď sa zaťažovací prúd zvyšuje, použitý transformátor tiež zvyšuje prúd v bázach tranzistorov. Prax ukazuje, že keď záťažový výkon dosiahne 75 W, dochádza k saturácii v magnetickom obvode transformátora. To vedie k zhoršeniu výkonu tranzistorov a ich prehrievaniu.

Aby ste tomu zabránili, môžete prúdový transformátor navinúť sami zdvojnásobením prierezu jadra alebo zložením dvoch krúžkov dohromady. Môžete tiež zdvojnásobiť priemer drôtu.

Existuje spôsob, ako sa zbaviť základného transformátora, ktorý vykonáva medziľahlú funkciu. Na tento účel je prúdový transformátor pripojený cez výkonný odpor k samostatnému vinutiu výkonového ohrievača, ktorý implementuje obvod spätnej väzby napätia. Nevýhodou tejto možnosti je, že prúdový transformátor neustále pracuje v režime nasýtenia.

Transformátor nemôže byť zapojený paralelne s tlmivkou prítomnou v predradníku. V dôsledku poklesu celkovej indukčnosti sa zvýši frekvencia napájacieho zdroja. Tento jav povedie k zvýšeným stratám v transformátore a prehriatiu tranzistorov výstupného usmerňovača.

Je potrebné vziať do úvahy zvýšenú citlivosť Schottkyho diód na prekročenie hodnôt spätného napätia a prúdu. Pokus o inštaláciu povedzme 5-voltovej diódy do 12-voltového obvodu pravdepodobne povedie k zlyhaniu prvku.

Nepokúšajte sa nahradiť tranzistory a diódy domácimi, napríklad KT812A a KD213. To jednoznačne vedie k zhoršeniu výkonu zariadenia.

Ako pripojiť UPS k skrutkovaču

Elektrické náradie sa musí rozobrať odskrutkovaním všetkých skrutiek. Telo skrutkovača sa zvyčajne skladá z dvoch polovíc. Ďalej by ste mali nájsť vodiče, ktoré spájajú motor s batériou. Tieto vodiče môžu byť pripojené k výstupu UPS pomocou spájkovania alebo tepelne zmršťovacích hadičiek.

Pre vstup do drôtu z napájacieho zdroja je potrebné urobiť otvor v tele nástroja. Je dôležité prijať opatrenia, ktoré zabránia vytiahnutiu drôtu v prípade neopatrných pohybov alebo náhodných trhnutí. Najjednoduchšou možnosťou je zalisovať drôt vo vnútri krytu v blízkosti otvoru pomocou spony vyrobenej z krátkeho kusu mäkkého drôtu preloženého na polovicu (stačí hliník). S rozmermi presahujúcimi priemer otvoru spona nedovolí, aby sa drôt uvoľnil a vypadol z puzdra v prípade trhnutia.

Ako vidíte, energeticky úsporná žiarovka, aj keď doslúžila svoj plánovaný život, môže svojmu majiteľovi priniesť značné výhody. UPS zostavený na základe jeho komponentov možno úspešne použiť ako zdroj energie pre akumulátorové elektrické náradie alebo nabíjačku.

Video

Toto video vám povie, ako zostaviť napájací zdroj (PSU) z energeticky úsporných žiaroviek.