Экономичный преобразователь для питания люминесцентной лампы от аккумулятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Описываемое устройство предназначено для питания люминесцентных ламп при освещении гаража, садового домика или других небольших помещений. Оно выполнено на доступных элементах и без труда может быть повторено радиолюбителями средней квалификации. К достоинствам устройства, в частности, относится его способность работать при пониженном до 5 В напряжении питания.

Исследования последних лет показали, что при питании люминесцентных ламп током высокой (> 20 кГц) частоты существенно повышается их световая отдача (см. статью С. Д. Рудыка, В. Е. Турчанинова, С. Н. Флоренцева "Высокочастотный преобразователь напряжения с высоким коэффициентом мощности по входу для питания люминесцентной лампы". - Электротехника, 1996, № 4, с. 31 - 33). Так у компактных ламп мощностью до 50 Вт она достигает 26...35 %. Происходит это в основном за счет снижения приэлектродных потерь мощности. При импульсном питании ламп токами высокой частоты они уменьшаются в два-три раза.

Разработанный автором преобразователь рассчитан на питание люминесцентных ламп ЛБУ-30 мощностью 30 Вт и имеет следующие технические характеристики: номинальное напряжение питания - 13,2 В; номинальный входной ток - 2,6 А; частота преобразования - 20...25 кГц; КПД устройства - 85 %.

Структурная схема преобразователя показана на рис. 1. Он выполнен на базе инвертора напряжения, нагруженного на последовательный колебательный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и конденсатором С1, параллельно которому включена люминесцентная лампа EL1.

Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 13,2 В в переменное, в виде импульсов прямоугольной формы амплитудой 150В, поступающее на последовательный колебательный контур L1C1. Резонансная частота контура равна частоте питающего напряжения, а ток, протекающий через нагрузку, подключенную к конденсатору контура, не зависит от ее сопротивления. При этом в момент подачи питающего напряжения сопротивление лампы EL1 велико, к конденсатору С1 приложено высокое напряжение, а через катушку индуктивности L1 протекает ток, превышающий номинальное значение. Этот ток течет и через нити накала EL1, разогревая их, что обеспечивает надежное включение лампы. При загорании лампы ее сопротивление падает и шунтирует конденсатор С1. В результате напряжение на нем падает до значения, поддерживающего горение лампы, а ток через катушку индуктивности L1 снижается до номинальной величины.

Принципиальная электрическая схема преобразователя показана на рис. 2. Колебательный контур образован элементами 12, С7. Инвертор выполнен по схеме двухтактного автогенератора с положительной обратной связью по току (ПОСТ) на элементах Т1, Т2, L1, VT1, VT2, VD1-VD6, С2-С5, R1-R4. Такое построение инвертора позволяет минимизировать энергию, затрачиваемую на управление ключевыми транзисторами VT1, VT2, и снизить влияние напряжения источника питания на стабильность работы преобразователя. В этом случае легко обеспечиваются и оптимальные частоты преобразования.

(нажмите для увеличения)

Кроме указанных выше элементов, преобразователь содержит плавкий предохранитель FU1, конденсатор С1, защищающий источник питания от импульсных токов, и цепочку C6R5, подавляющую высокочастотные колебания напряжения на обмотках трансформатора Т2.

Работает преобразователь следующим образом. В момент подачи питающего напряжения транзисторы VT1, VT2 закрыты и напряжение на их коллекторах равно напряжению питания. Через резисторы R1, R2 протекает ток, заряжающий конденсаторы С2, C3 в направлении, противоположном их полярности, указанной на схеме. Через некоторое время напряжение на базе одного из транзисторов (например, VT1) достигнет порога его открывания и через коллекторную цепь потечет ток, который пройдет также через источник питания, обмотку I трансформатора Т2 и обмотку III трансформатора Т1. В результате появится ток и в обмотке II трансформатора Т1, который, в свою очередь, потечет через конденсатор С2 и переход база - эмиттер транзистора VT1. При этом VT1 входит в режим насыщения, а конденсатор С2 перезаряжается в соответствии с указанной на схеме полярностью. Его перезарядка ограничивается диодом VD1. Таким образом происходит запуск преобразователя. Транзистор VT1 будет находиться в состоянии насыщения до тех пор, пока не прекратится базовый ток, что может произойти в результате снижения тока через первичную обмотку трансформатора Т2 или при коротком замыкании обмоток трансформатора Т1.

Запускается преобразователь на резонансной частоте контура L2C7, и транзисторы VT1, VT2 будут переключаться в момент перехода через нуль тока дросселя L2. После зажигания лампы EL1 и шунтирования ею конденсатора С7 передача энергии дросселя L2 лампе и конденсатору С7 затягивается и частота преобразования снижается. Ее стабилизация при этом происходит на уровне, определяемом временем перемагничивания дросселя L1, который, насыщаясь, замыкает накоротко обмотку трансформатора Т1, что приводит к закрыванию одного транзистора и открыванию другого. Частота настройки колебательного контура выбрана равной 46 кГц, а рабочая частота преобразователя - 20.. .25 кГц. При таком отношении частот обеспечивается максимальная эффективность работы.

Цепочки C4VD5R3 и C5VD6R4 служат для снижения амплитуды коммутационного импульса на коллекторах транзисторов VT1, VT2 при их закрывании.

Преобразователь смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 200x50 мм. Он может быть встроен в светильник или помещен в отдельный кожух. При монтаже дроссель L1 и трансформатор Т1 желательно разместить возможно дальше от трансформатора Т2 и дросселя L2, а ок-сидные конденсаторы С2, C3 не располагать в непосредственной близости от транзисторов VT1, VT2 и резистора R5.

В преобразователе применены резисторы МЛТ, конденсаторы К73-17 (С1, С4, С5) на напряжение 63 В, К50-35 (С2, C3) на напряжение 25 В и К15-5 (С6, С7) на напряжение 1,6 кВ. Транзисторы КТ803А можно заменить на КТ908 с любыми буквенными индексами. Их желательно выбрать с одинаковым коэффициентом передачи тока базы. Каждый транзистор установлен на теплоотводе площадью 50 см2.

Примененные в устройстве диоды КД105 могут иметь любой буквенный индекс. Подойдут и другие низкочастотные диоды с допустимым прямым током не менее 0,5 А. Диоды КД212 (VD3 - VD6) также могут быть с любым буквенным индексом. Их допустимо заменить другими кремниевыми, способными работать на частотах до 50 кГц и допускающими прямой ток не менее 2 А и обратное напряжение не менее 50В.

Дроссели и трансформаторы намотаны на кольцевых магнитопроводах из феррита М2000НМ-1. Обмотки дросселей L1, L2 размещены на магнитопроводах К7х4х2 и К40х25х11 и содержат 5 витков провода ПЭВ-2 0,63 и 140 витков провода ПЭВ-2 0,41 соответственно. Обмотки трансформаторов Т1, Т2 намотаны на магнитопроводах К20х12х6 и К40х25х11 соответственно. Обмотки I, III и III' трансформатора Т1 содержат по 3 витка провода ПЭВ-2 0,63, а II и II' - по 12 витков провода ПЭВ-2 0,41. Каждая из обмоток I и I' трансформатора Т2 состоит из 11 витков провода ПЭВ-2 0,8, а обмотка II - из 140 витков провода ПЭВ-2 0,41.

Обмотки I и I' трансформатора Т2 намотаны одновременно в два провода поверх обмотки II. Между обмотками следует проложить лакоткань. Обмотки трансформатора Т1 необходимо расположить в соответствии со схемой, показанной на рис. 3. Обмотка I должна размещаться симметрично относительно остальных обмоток с целью обеспечения симметрии полупериодов выходного напряжения и исключения одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора, приводящего к увеличению потерь энергии. Дроссель L2 должен иметь немагнитный зазор. Для этого в его сердечнике перед намоткой нужно сделать пропил шириной 0,8мм.

Рис.3

На время налаживания преобразователя вместо лампы EL1 и конденсатора С7 последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 1 кОм и мощностью 5... 10 Вт. Вначале проверяют надежность запуска преобразователя. Для этого на него подают питающее напряжение 5 В и, если он не начинает генерировать прямоугольные импульсы частотой 20...25 кГц, уменьшают сопротивление резисторов R1, R2, но не более чем в три раза.

Далее контролируют частоту генерации преобразователя. Для этого на него подают номинальное напряжение питания 13,2 Вис помощью осциллографа или частотомера определяют частоту переменного напряжения на обмотках трансформатора Т2. Если она выходит за пределы 20...25 кГц, изменяют число витков дросселя L1. Для увеличения частоты его уменьшают, а для снижения увеличивают. После этого восстанавливают выходные цепи преобразователя и последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 10 Ом и мощностью 0,5...1,0 Вт. Затем на преобразователь подают номинальное напряжение питания, и после загорания лампы EL1 с помощью осциллографа контролируют форму напряжения на вновь установленном резисторе: она должна быть близкой к синусоидальной. Ток через дроссель L2 должен составлять около 0,22 А. При подаче питания на преобразователь лампа должна загораться не позднее 1...2с.

Помимо лампы ЛБУ-30 совместно с описанным преобразователем могут работать и другие, рассчитанные на те же напряжение и ток, например, ЛБ-40.

Автор: Л. Зуев, г. Дзержинск Нижегородской обл.; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Разгадан бесшумный полет сов 04.02.2024 Ученые из Университета CHIBA в Японии раскрыли секрет бесшумного полета сов. Исследователи, долго увлеченные этой уникальной способностью сов, выяснили, что микробакрома, особая особенность заднего края совиных крыльев, играет ключевую роль в подавлении шума, сохраняя при этом оптимальные аэродинамические характеристики. Открытие о влиянии микробакромы на уровень шума при полете сов предоставляет ценные знания, которые могут быть применены в технологии для создания более тихих и эффективных аэродинамических систем. Перспективы использования этих принципов в различных областях, включая авиацию и инженерные разработки, предвосхищают устойчивый прогресс в области шумоподавления и биоинспирированных инноваций. Группа ученых построила две трехмерные модели крыльев: одну с микробакромой, а другую без нее. С использованием комбинации методов моделирования вихрей и расчетной акустики Фокса-Уильямса-Гокинга они смоделировали поток жидкости, чтобы точно воспроизвести условия полета. Основное внимание было уделено скорости планирования полета настоящих сов. Результаты исследования показали, что микробакрома эффективно снижает уровень шума крыла, особенно при высоких углах атаки, не вредя аэродинамике по сравнению с крыльями без этой особенности. Ученые выявили два взаимодополняющих механизма, с помощью которых микробакрома воздействует на воздушный поток. Во-первых, микробакрома разрушает вихри на задней кромке крыла, уменьшая колебания воздушного потока. Во-вторых, она уменьшает взаимодействие между перьями на кромке крыла, предотвращая образование вихрей. Сочетание этих механизмов улучшает аэродинамические свойства и снижает уровень шума. Это открытие имеет широкие перспективы за пределами орнитологии. Исследование предполагает, что аналогичные полоски могут быть использованы для снижения шума в различных искусственных конструкциях, включая дроны, ветряные мельницы, пропеллеры и даже летающие автомобили. Специалисты считают, что глубокое понимание этих механизмов открывает путь к разработке методов уменьшения шума в оборудовании, работающем в жидких средах.

Другие интересные новости:

▪ Таблетка ставит диагноз

▪ Горы, лыжи и солнце

▪ Axis M3027-PVE - панорамная камера для наружного видеонаблюдения

▪ Бюджетный 4G-смартфон Lenovo с чипом Snapdragon

▪ Микрофон с подогревом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Еще не вечер. Крылатое выражение

▪ статья Какие бывают повороты парусного корабля? Подробный ответ

▪ статья Если ребенок потерял сознание. Медицинская помощь

▪ статья Усовершенствованный многоискровый блок зажигания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматика и телемеханика. Автоматическое прекращение асинхронного режима. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026