Инструкция по изготовлению импульсного блока питания из энергосберегающей лампы

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Испытание

Пробное включение стоит проводить с соблюдением некоторых мер предосторожности, чтобы не вывести из строя блок питания:

1. Первое пробное включение производить через лампу накаливания 100 Вт, чтобы ограничить ток на блок питания.
2. К выходу обязательно подключить нагрузочный резистор 3-4 Ома, мощностью 50-60 Вт.
3. Если все прошло штатно, дать поработать 5-10 мин., отключить и проверить степень нагрева трансформатора, транзисторов и диодов выпрямителя.

Если в процессе замены деталей не были допущены ошибки, блок питания должен заработать без проблем.

Если пробное включение показало работоспособность блока, остается испытать его в режиме полной нагрузки. Для этого сопротивление нагрузочного резистора уменьшить до 1,2-2 Ом и включить его в сеть напрямую без лампочки на 1-2 минуты. После чего отключить и проверить температуру транзисторов: если она превышает 600С, то их придется установить на радиаторы.

В качестве радиатора можно использовать как заводской радиатор, что будет наиболее верным решением, так и алюминиевую пластину, толщиной не менее 4 мм и площадью 30 кв.см. Под транзисторы необходимо подложить слюдяную прокладку, крепить их к радиатору нужно с помощью винтов с изолирующими втулками и шайбами.

Драйвер для светодиода

Драйвер для разнообразных светодиодных светильников или уличного фонаря — преобразователь тока. Основная его функция заключается в том, чтобы получить 220V, а на выходе отдать необходимые 12V.

Для экономии бюджета можно сделать драйвер из энергосберегающей лампы. В люминесцентных лампах, чаще всего, просто перегорает нить накаливания, но сам элемент, обеспечивающий поджигание, остается невредимым. Из этого можно сделать выводы, что подойдет практически любая старая лампа, чтобы сделать драйвер для светодиодов.

По поясу аккуратно вскрывается лампа и откусываются проводки для извлечения электронной составляющей механизма. В соответствии со схемой, будущий преобразователь переделывается и драйвер готов к использованию.

Также широко применяется диммируемый драйвер, ведь с его помощью можно настроить яркость светодиодной ленты.

Изготовить своими руками

Заново светильники на светодиодах делают редко. Лампу проще изготовить из неисправной. Фактически получается, что ремонт и изготовление нового изделия – это один процесс. Для этого LED-лампу разбирают и восстанавливают перегоревшие светодиоды и радиодетали драйвера. В продаже часто бывают оригинальные светильники с нестандартными лампами, которым в дальнейшем трудно найти замену. Простой драйвер можно взять из неисправной лампы, а светодиоды – из старого фонарика.

Схема драйвера собирается по классическому образцу, рассмотренному выше. Только к ней добавляется резистор R3 для разрядки конденсатора С2 при отключении и пара стабилитронов VD2,VD3 для его шунтирования на случай обрыва цепи светодиодов. Можно обойтись одним стабилитроном, если правильно подобрать напряжение стабилизации. Если конденсатор выбрать под напряжение больше 220 В, можно обойтись без дополнительных деталей. Но в этом случае его размеры увеличатся и после того, как будет сделан ремонт, плата с деталями может не поместиться в цоколь.

Схема драйвера приведена для лампы из 20 светодиодов. Если их количество будет другим, необходимо подобрать такую величину емкости конденсатора С1, чтобы через них проходил ток 20 мА.

Схема питания LED-лампы является чаще всего бестрансформаторной, и следует соблюдать осторожность при монтаже своими руками на металлическом светильнике, чтобы не было замыкания фазы или нуля на корпус. Конденсаторы подбираются по таблице, в зависимости от количества светодиодов. Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт

Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике

Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт. Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике

Конденсаторы подбираются по таблице, в зависимости от количества светодиодов. Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт. Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике.

Настольная лампа на светодиодах

Отличия конструкции лампы от импульсного блока

Схема энергосберегающей лампы 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.

Как избежать ошибок

Чтобы с блоком питания из ЭПРА не возникало проблем, соблюдайте рекомендации:

Первый пуск блока питания лучше сделать, подключив к сети через лампу накаливания мощностью 60-100 Вт. Лампа станет индикатором корректности схемы. Если прибор светит слабо, значит БП собран правильно. Яркий свет говорит об ошибке, которая быстро выведет из строя транзисторы.
Перед запуском блока питания протестируйте его через нагрузочный резистор

Важно отследить температуру компонентов схемы. Трансформатор и транзисторы не должны нагреваться выше 60 градусов.
Сильный перегрев трансформатора требует увеличить поперечное сечение обмотки.
Перегревающиеся транзисторы нужно оснастить компактными радиаторами, эффективно отводящими тепло.
Созданный из энергосберегающей лампы блок питания лучше не использовать с дорогими электроприборами и гаджетами

Нестабильность напряжения и вероятность пробоя делают подобное рискованными.

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

Устройство и принцип работы

Выпускаемые отечественной промышленностью энергосберегающие лампы, а также широко распространенные китайские их аналоги имеют схожую электронную схему (ЭПРА), работающую по принципу импульсного преобразования. Такое устройство энергосберегающей лампы обеспечивает ей следующие очевидные преимущества:

• Входящая в энергосберегающие лампы электронная начинка гарантирует высокую нагрузочную способность изделия, работающего в режиме длительного (непрерывного) свечения;
• Эффективность использования сетевого напряжения (КПД) в этом случае существенно повышается;
• Встроенная схема энергосберегающей лампы позволяет получить компактное и лёгкое изделие (за счёт отсутствия громоздкого и тяжёлого трансформатора).

Читать также: Диск по металлу для дисковой пилы

Дополнительная информация. Рассматриваемая энергосберегающая импульсная схема питания имеет только один небольшой недостаток, состоящий в её низкой надёжности и частом выходе из строя.

Суть работы устройства ЭПРА (так называемого балласта) достаточно проста и состоит в следующем:

• Сначала напряжение 220 Вольт преобразуется в выпрямительном модуле в постоянный потенциал примерно той же величины;
• Затем в электронной схеме под воздействием выпрямленного напряжения формируется последовательность высоковольтных импульсов частотой от 20 до 40 кГц (точное значение зависит от конкретной модели изделия);
• На завершающем этапе преобразования электрические импульсы выпрямляются (сглаживаются) выходным дросселем, а получившееся после этого высокое напряжение подаётся непосредственно на осветительную лампу.

Для лучшего понимания принципа, согласно которому работают энергосберегающие лампы, потребуется более тщательное рассмотрение используемой в них электронной схемы.

Почему моргает или мигает энергосберегающая лампа

Наверное, многие замечали этот удивительный эффект. Причём моргать лампа может даже при выключенном выключателе. И возможно это и на люминесцентных и на светодиодных лампах. На самом деле ничего сверхъестественного тут нет. Просто чаще всего мигание вызвано выключателем с индикатором. Это такой выключатель с собственным светодиодом, который светится в выключенном состоянии для обнаружения себя в тёмное время суток. Дело в том, что на него тоже подается ток, который слишком слаб для поддержания свечения лампочки накаливания, но достаточен для попытки запуска люминесцентной или светодиодной. Решается эта проблема просто — из выключателя извлекается индикатор. Всё. Моргание вас больше не должно беспокоить.

Однако, лампы могут моргать и без индикаторного выключателя и даже во включенном состоянии. Это может быть вызвано наводкой при работе конденсаторов внутри блока ПРА, при перепадах напряжения в сети, а также при неисправности ПРА. Интересно, но лампы иногда могут моргать в составе одной люстры, когда их насчитывается более 3 штук.

Трансформатор из дросселя

Далее рассмотрим оба варианта. Для того чтобы воспользоваться дросселем из электронного балласта, его надо выпаять из платы и затем разобрать. Если в нем применен Ш-образный сердечник, он содержит две одинаковые части, которые соединены между собой. В рассматриваемом примере для этой цели применена оранжевая клейкая лента. Она аккуратно удаляется.

Удаление ленты, стягивающей половинки сердечника

Половинки сердечника обычно склеены так, чтобы между ними оставался зазор. Он служит для оптимизации намагничивания сердечника, замедляя этот процесс и ограничивая скорость нарастания тока. Берем наш импульсный паяльник и нагреваем сердечник. Прикладываем его к паяльнику местами соединения половинок.

Рассоединяем склеенные половины сердечника

Разобрав сердечник, получаем доступ к катушке с намотанным проводом. Обмотку, которая уже есть на катушке, отматывать не рекомендуется. От этого изменится режим намагничивания. Если свободное место между сердечником и катушкой позволяет обернуть один слой стеклоткани для улучшения изоляции обмоток друг от друга, надо сделать это. А потом намотать десять витков вторичной обмотки проводом подходящей толщины. Поскольку мощность нашего блока питания будет небольшой, толстый провод не нужен. Главное, чтобы он поместился на катушке, и половинки сердечника наделись на него.

Разобранный дроссель

Намотав вторичную обмотку, собираем сердечник и закрепляем половинки клейкой лентой. Предполагаем, что после тестирования БП станет понятно, какое напряжение создается одним витком. После тестирования разберем трансформатор и добавим необходимое число витков. Обычно переделка имеет целью сделать преобразователь напряжения с выходом 12 В. Это позволяет получить при использовании стабилизации зарядное устройство для аккумулятора. На такое же напряжение можно сделать и драйвер для светодиодов из энергосберегающей лампы, а также зарядить фонарик с питанием от аккумулятора.

Поскольку трансформатор нашего ИБП, скорее всего, придется доматывать, впаивать его в плату не стоит. Лучше припаять проводки, торчащие из платы, и к ним на время тестирования припаять выводы нашего трансформатора. Концы выводов вторичной обмотки надо очистить от изоляции и покрыть припоем. Затем либо на отдельной панельке, либо прямо на выводах намотанной обмотки надо собрать выпрямитель на высокочастотных диодах по схеме моста. Для фильтрации в процессе измерения напряжения достаточно конденсатора 1 мкФ 50 В.

Готовая к тестированию плата с выпрямителем

Схема импульсного блока питания

Изготовление лампы своими руками

Сложно представить, но даже светодиодную лампу можно сделать своими руками и существенно сэкономить на покупке приборов.

Инструменты и материалы

Качество материалов и инструментов, необходимых для создания лампы на 220 В, играет важную роль. От этого зависят надёжность и безопасность, долговечность изделия.

Своими руками легко сделать лампы направленного света

Для работы нужны такие элементы, как:

• галогенная лампа без стекла;
• светодиоды в количестве до 22 штук;
• быстродействующий клей;
• медный провод и листовой алюминий, толщина которого составляет 0,2 мм;
• резисторы, подбирающиеся в зависимости от схемы.

Перед работой необходимо составить схему соединения всех деталей, которая зависит от конкретной ситуации. Для этой цели используют разнообразные онлайн-калькуляторы, позволяющие получить точный результат. При количестве светодиодов более 22 соединение отличается сложностью и требуется особенный подход.

Схема подбирается в зависимости от ситуации

В качестве инструментов используются отвёртка, молоток, дырокол, маленький паяльник. В процессе работы также потребуется небольшая подставка, позволяющая с удобством разместить диоды на отражающем диске.

Пошаговая инструкция изготовления лампы

Изготовление светодиодной лампы на 220 В своими руками не требует профессиональных знаний и сложных инструментов.

1. Предварительно нужно подготовить неисправную лампу, открыв корпус. Цоколь отсоединяется от него очень аккуратно, а для этого можно использовать отвёртку.
2. Внутри конструкции присутствует плата пускорегулирующего электронного аппарата, которая понадобится для дальнейшей работы. А также необходимы светодиоды. Верхняя часть изделия имеет крышку с отверстиями. Из неё следует изъять трубки. Из пластика или плотного картона изготавливается основание.
3. На пластиковой основе светодиоды будут держаться более надёжно, чем на картоне. Поэтому лучше всего использовать кусок пластика.
4. Питание лампы будет осуществляться с помощью драйвера RLD2–1, который подходит для сети с напряжением в 220 В. При этом можно подключить последовательно 3 белых одноваттных светодиода. Три элемента соединяются параллельно, а затем все цепочки фиксируются последовательно.
5. Провода в цоколе могут повредиться во время разборки конструкции лампы. В этом случае нужно припаять элементы на место, что обеспечит простую технику дальнейшей сборки изделия.
6. Кусок пластика нужно разместить также между драйвером и платой. Это позволяет избежать замыкания. При этом можно использовать и картон, ведь светодиодная лампа не греется. После этого конструкция собирается, а прибор вкручивается в патрон и проверяется на работоспособность.

После сборки нужно проверить работоспособность устройства

Мощность такой лампы составляет примерно 3 Ватта. Прибор подключается в сети с напряжением в 220 В и обеспечивает яркое освещение. Лампа эффективна в качестве вспомогательного источника света. На основе этого примера изготовления своими руками легко создать более мощные конструкции.

Делаем драйвер

Устройство стабилизации тока и источник постоянного напряжения — драйвер — присутствует в конструкции лампы, подключаемой к сети с напряжением в 220 В. Без него невозможно создание источника света, а изготовить такой элемент можно своими руками. Для этого следует аккуратно разобрать лампу, отрезать провода, ведущие к цоколю и к стеклянным колбам. При этом стоит учесть, что один из окольных проводов может иметь резистор. В таком случае отрезать элемент следует за резистором, так как он нужен при создании драйвера.

После отсечения проводов остается такая деталь

Каждый вариант платы отличается в зависимости от производителя, мощности устройства и других особенностей. Для светодиодов мощностью 10 Вт нет необходимости переделывать драйвер. Если же лампа отличается интенсивностью потока света, то лучше всего взять преобразователь от прибора большей мощности. На дроссель лампы в 20 Вт следует намотать 18 витков эмальпровода, а затем подпаять его вывод к диодному мосту. Далее на лампу подаётся напряжение и проверяется мощность на выходе. Так можно создать изделие, характеристики которого соответствуют требованиям.

Видео: изготовление светодиодной лампы своими руками

https://youtube.com/watch?v=ZlP3mgKIzRw

Сделать светодиодную лампу на 220 В своими руками легко, но предварительно нужно определить необходимую мощность, схему и подобрать все элементы. Далее процесс не вызывает трудностей даже у начинающих мастеров. В результате получится экономичное и надёжное устройство для освещения любых помещений.

Советы по технике безопасности при ремонте энергосберегающих ламп

Я подразумеваю, что у вас есть опыт работы под напряжением, но обращаю внимание на:

• применение разделительного трансформатора;
• пользование инструментом только с диэлектрическими рукоятками;
• исключения случаев неустойчивого положения тела;
• необходимость отворачивать лицо от проверяемого оборудования при подаче напряжения и помещать ЭПРА и колбу на всякий случай в какую-нибудь коробку с крышкой.

Для лучшей фиксации в памяти материала рекомендую посмотреть видеоролик владельца Virtyal plus.

Если же у вас возникли сомнения или вопросы про энергосберегающие лампы и ремонт своими руками их поломок, то воспользуйтесь разделом комментариев.

Похожие записи:

Подключение звезда и треугольник Как прозвонить электродвигатель мультиметром Как проверить напряжение в розетке мультиметром Изучаем stm8s медленный старт. часть 0 Какие бывают терморегуляторы — типы и виды Что такое ip и как защищает наши смартфоны?