Схемы на энергосберегающие лампы большой мощности. Как сделать блок питания из энергосберегающей лампы. В чем суть реконструкции балласта

(КЛЛ или «энергосберегайки») появились в быту довольно давно, но до сих пор удерживают если не первенство среди осветительных приборов, то одно из ведущих мест. Они компактны, экономичны, могут работать вместо обычной лампочки накаливания. Но есть у этих приборов и недостатки. Несмотря на заявленный производителем срок эксплуатации КЛЛ часто выходят из строя, даже не выработав свой ресурс.

Виной этому чаще всего становится нестабильное питающее напряжение и частое «щелканье» выключателем. Можно ли как-то использовать сгоревший прибор, который стоит довольно больших денег? Конечно, можно! В этой статье мы попытаемся собрать блок питания из энергосберегающей лампы своими руками.

Устройство и принцип работы ЭПРА

Прежде чем взяться за переделку электронного балласта для компактных люминесцентных ламп, познакомимся с этим узлом и принципом его работы поближе. Основная задача балласта:

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

Взглянем на классическую схему электронного балласта или, если называть его правильно, ЭПРА (Электронный ПускоРегулирующий Аппарат).

Схема ЭПРА (электронного балласта) для энергосберегающих ламп

По сути, это обычный импульсный блок питания с незначительными отличиями, но о них позже. Напряжение сети подается на мостовой выпрямитель VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и поступает на высокочастотный (частота автоколебаний 10-60 кГц) генератор, собранный на транзисторах VT2, VT3. Генерация в нем возникает за счет положительной обратной связи, которую обеспечивает трансформатор Т1, запуск при подаче питания происходит благодаря симметричному динистору DB1.

Импульсное напряжение через токоограничивающий дроссель Т2 поступает на энергосберегающую лампу, выполненную в виде изогнутой трубки. Конденсатор С8 нужен для создания высоковольтного импульса, поджигающего трубку. Как только в лампе произошел пробой газового участка, в работу вступает дроссель, ограничивающий ток на необходимом для работы лампы уровне. Поскольку частота напряжения относительно высокая, дроссель получился весьма компактным.

Важно! Производители энергосберегающих ламп используют в своих изделиях различные схемы балластов, но принцип работы у них один и тот же.

Отличия конструкции лампы от импульсного блока

Чем же отличается электронный балласт КЛЛ от импульсного блока питания (ИБП)? Прежде всего на выходе балласта стоит токоограничивающий дроссель. Далее, схема не имеет гальванической развязки сетевого напряжения с выходным, поэтому все элементы схемы, которую питает ЭПРА, находятся под опасным для жизни напряжением. А теперь попытаемся сделать импульсный блок питания из энергосберегающей лампы.

Кроме указанных отличий, на выходе ЭПРА напряжение импульсное, тогда как блок питания обычно выдает постоянное.

Схема переделки ЭПРА в ИБП

Для переделки ЭПРА в блок питания необходимо решить три задачи:

1. Обеспечить электробезопасность, создав гальваническую развязку.
2. Понизить выходное напряжение преобразователя, поскольку на его выходе оно довольно высокое – прядка 100–150 В.
3. Выпрямить выходное напряжение.

Если необходим блок питания небольшой мощности – до 15 Вт, то никакой особой переделки ЭПРА не потребуется. Достаточно десятка сантиметров обмоточного провода, четыре диода и пары конденсаторов. Ну и, конечно, понадобится электронный балласт от лампы мощностью 40 Вт. Взглянем на доработанную схему:

Здесь дроссель исполняет роль развязывающего и одновременно понижающего трансформатора блока питания, а выпрямитель (диоды VD8-VD11) делают из импульсного напряжения постоянное. Конденсаторы С8 и С9 – сглаживающие. В остальном работа блока питания ничем не отличается от схемы ЭПРА.

Переделку ЭПРА в блок питания будем производить в следующей последовательности:

1. Удаляем люминесцентную трубку и конденсатор С8.
2. Соединяем выводы конденсаторов С6, С7 и дросселя Т2, которые ранее шли на лампу, между собой. Проще всего это сделать, просто замкнув все выводы лампы.

Теперь наш дроссель является нагрузкой преобразователя. Осталось лишь домотать на него вторичную обмотку. Так как частота преобразования довольно высока, понадобится всего несколько витков обмоточного провода диаметром 0.5-0.8 мм. Зазор между сердечником и обмоткой дросселя невелик, но его вполне достаточно для нескольких витков, число которых подбирается экспериментально.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Важно! Для большей надежности блока питания лучше использовать не обычный обмоточный провод в эмалевой изоляции, а монтажный во фторопластовой. Это исключит пробой между обмотками при неаккуратной намотке и появлении опасного напряжения во вторичной цепи.

Методика намотки следующая. Наматываем в качестве вторичной около 10 витков, подключаем к ней диодный мост со сглаживающими конденсаторами и нагружаем будущий блок питания резистором мощностью около 30 Вт и сопротивлением 5-6 Ом. Замеряем напряжение на резисторе вольтметром постоянного тока. Затем делим полученное напряжение на количество витков, и выходит напряжение, получаемое с одного витка. Теперь делим необходимое нам напряжение (12-13 В) на последнее значение и получаем необходимое количество витков вторичной обмотки.

Предположим, намотав 10 витков, мы получили напряжение 8 В. 8/10=0.8. Значит, один виток выдает 0.8 вольт. Нам нужно 12. Делим 12 на 0.8, получаем 15. Итак, нам необходимо намотать 15 витков.

В диодном мосте можно использовать любые выпрямительные диоды на обратное напряжение не ниже 25 В и ток 1А. Лучше для этих целей использовать диоды Шоттки – они имеют меньшее прямое падение напряжения и лучше работают в импульсном режиме, увеличивая КПД блока питания. На месте С8 может работать керамический конденсатор емкостью 0.1 мкФ, С9 – электролитический емкостью 10-50 мкФ и рабочее напряжение не ниже 25 В.

Всем хороша схема такого блока питания, но напряжение на его выходе не стабилизировано. То есть оно будет колебаться вместе с изменением сетевого. Выйти из положения довольно просто, установив в схему блока питания 12-вольтовый стабилизатор. Идеальным для этой цели будет интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б или зарубежный аналог L1812. В этом случае выходной фрагмент схемы будет выглядеть так:

Конденсаторы С10 и С11 нужно взять тех же номиналов, что и С8, С9.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Важно! Если в схеме блока питания будет использоваться стабилизатор, то количество витков необходимо увеличить до получения напряжения на нагрузочном резисторе (см. методику расчета выше) 15-16 В. Именно такое напряжение является нормальным входным для линейного 12-вольтового стабилизатора.

Как увеличить мощность

Обычно мощность КЛЛ относительно невелика и колеблется в пределах 10-40 Вт. В теории неплохо, но на практике все дело портит токоограничивающий дроссель. Он не дает самодельному блоку питания развить максимальную мощность, во-первых, из-за токоограничивающих свойств, а во-вторых, из-за собственной малой мощности. При увеличении тока магнитопровод начинает работать в режиме насыщения, уменьшая КПД блока питания и перегружая ключевые транзисторы, причем перегружая впустую.

Как же сделать относительно мощный блок питания из ? Задача не так сложна, как кажется на первый взгляд. Для этого достаточно дроссель заменить на относительно мощный импульсный трансформатор. Конечно, тут потребуются более глубокие знания в радиотехнике, но оно того стоит.

Трансформатор можно взять, к примеру, из ненужного блока питания от компьютера или другой оргтехники (принтер, сканер, малогабаритный телевизор и т. п.). Еще понадобится резистор мощностью 3 Вт и сопротивлением 5 Ом, а также новый высоковольтный конденсатор на номинал 100 мкФ и рабочее напряжение не ниже 350 В. Взглянем на доработанную схему:

Здесь вместо дросселя установлен импульсный трансформатор, причем первичной обмоткой является та, что была подключена к преобразователю (высоковольтная), а вторичной – понижающая. Кроме того, резистор R1 выбран большей мощности, а емкость сглаживающего конденсатора С1 (по доработанной схеме С0) увеличена до 100 мкФ. В остальном схема практически не изменилась, но теперь она вполне способна отдать в нагрузку ток в 5-8 А при напряжении 12 В. Такие блоки питания уже вполне можно использовать для шуруповерта и подобных 12-вольтовых инструментов.

1. При первом пуске доработанный блок питания лучше подключать к сети через лампу накаливания 220 В 60-100 Вт. Если все в порядке, то лампа будет едва светиться. Если в схеме ошибка, то лампа будет гореть довольно ярко. Это сбережет транзисторы от пробоя при ошибках в монтаже.
2. Прежде чем запустить блок питания в долговременную работу, необходимо «погонять» его на нагрузочном резисторе. При этом трансформатор и транзисторы не должны нагреваться выше 60 градусов Цельсия.
3. Если трансформатор сильно греется, придется намотать понижающую обмотку более толстым проводом.
4. Если сильно греются транзисторы, их нужно снабдить небольшими радиаторами.
5. Не стоит использовать такой блок питания для зарядки и питания дорогостоящих гаджетов. Гораздо надежнее купить заводское питающее устройство. Это обойдется намного дешевле, чем ремонт, к примеру, ноутбука или смартфона.

На этом, пожалуй, беседу о переделке ЭПРА для компактных люминесцентных ламп в импульсный блок питания можно закончить. Если ты внимательно прочел статью и имеешь хотя бы небольшое понятие о радиотехнике, то справишься с этой несложной доработкой самостоятельно.

В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.
Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов.

В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для предобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт.
Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц
Температура трансформатора – 60ºС
Температура транзисторов – 42ºС

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.

Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75ºC.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².
Температура дросселя TV1 – 45ºC.
TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Выпрямитель

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!
Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!
То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65ºС, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

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.

Современные люминесцентные лампочки – настоящая находка для экономных потребителей. Они светят ярко, работают дольше лампочек накаливания и потребляют гораздо меньше энергии. На первый взгляд – одни плюсы. Однако из-за несовершенства отечественных электросетей они исчерпывают свой ресурс гораздо раньше сроков, заявленных производителями. И часто они даже не успевают «покрыть» затраты на их приобретение.
Но не торопитесь выбрасывать вышедшую из строя «экономку». Учитывая немалую начальную стоимость люминесцентных лампочек целесообразно «выжать» из них максимум, используя до последнего все возможные их ресурсы. Ведь прямо под спиралью в ней установлена схема компактного высокочастотного преобразователя. Для человека знающего — это целый «Клондайк» всевозможных запчастей.

Разобранная лампа

Общие сведения

Элемент питания

По сути, такая схема является практически готовым импульсным блоком питания. Не хватает в нём только разделительного трансформатора с выпрямителем. Поэтому, если колба цела, можно не боясь ртутных испарений, попытаться разобрать корпус.
Кстати именно осветительные элементы лампочек чаще всего выходят из строя: из-за выгорания ресурса, нещадной эксплуатации, слишком низких (или высоких) температур и т.д. Внутренние платы более-менее защищены герметичным корпусом и деталями с запасом прочности.
Советуем перед началом ремонтно-восстановительных работ поднакопить некоторое количество ламп (можете поспрашивать на работе или у знакомых – обычно такого добра везде хватает). Ведь не факт что все они будут ремонтопригодны. В данном случае нам важна именно работоспособность балласта (т.е. платы, встроенной внутри лампочки).

Возможно, в первый раз и придётся немного покопаться, но зато потом вы за час сможете собрать примитивный блок питания для устройств, подходящих по мощностям.
Если Вы планируете создавать блок питания, выбирайте модели люминесцентных ламп помощнее, начиная от 20 Вт. Впрочем, менее яркие лампочки тоже пойдут в ход — они могут использоваться как доноры нужных деталей.
И в результате из пары-тройки сгоревших экономок вполне можно создать одну вполне дееспособную модель, будь то рабочая лампочка, блок питания или зарядное устройство для аккумуляторов.
Чаще всего мастера-самоучки используют балласт экономок для создания 12-ваттных блоков питания. Они могут подключаться к современным светодиодным системам, ведь 12 V – это рабочее напряжение большинства самых распространённых в быту приборов, в том числе и осветительных.
Такие блоки обычно прячутся в мебели, поэтому внешний вид узла особого значения не имеет. И даже если внешне поделка получится неаккуратной – ничего страшного, главное позаботиться о максимальной электробезопасности. Для этого тщательно проверяйте созданную систему на работоспособность, оставляя поработать её в тестовом режиме на продолжительное время. Если скачков напряжения и перегрева не наблюдается – значит, Вы всё сделали правильно.
Понятно, что намного жизнь обновлённой лампочке вы не продлите — всё равно рано или поздно ресурс исчерпывается (выгорает люминофор и нить накала). Но согласитесь, почему бы не попытаться восстановить вышедшую из строя лампу в течение полугода-года после покупки.

Разбираем лампу

Итак, берём нерабочую лампочку, находим место стыка стеклянной колбы с пластиковым корпусом. Аккуратно поддеваем половинки отвёрткой, постепенно продвигаясь по «пояску». Обычно эти два элемента соединены пластиковыми защёлками, и если вы собираетесь ещё как-нибудь использовать обе составляющие, не прикладывайте больших усилий — кусок пластика может легко отколоться, и герметичность корпуса лампочки будет нарушена.

Вскрыв корпус, осторожно рассоедините контакты, идущие от балласта к нитям накала в колбе, т.к. они блокируют полноценный доступ к плате. Часто они просто примотаны к штырькам, и если Вы не планируете больше использовать вышедшую из строя колбу, можете смело отрезать соединительные проводки. В результате перед вами должна предстать примерно такая схема.

Разборка лампы

Понятно, что конструкции ламп от разных производителей могут отличаться «начинкой». Но общая схема и базовые составляющие элементы имеют много общего.
Затем нужно скрупулёзно осмотреть каждую деталь на предмет вздутий, пробоев, убедитесь в надёжности пайки все элементов. Если какая-то из деталей перегорела, это будет сразу видно по характерной копоти на плате. В случаях, когда видимых дефектов не обнаружено, но при этом лампа является нерабочей, воспользуйтесь тестером и «прозвоните» все элементы цепи.
Как показывает практика, чаще всего страдают резисторы, конденсаторы, динисторы из-за больших перепадов напряжения, которые с незавидной регулярностью возникают в отечественных сетях. Кроме того частые щёлканья выключателем крайне негативно сказываются на продолжительности работы люминесцентных лампочек.
Поэтому чтобы максимально надолго продлить им время эксплуатации, старайтесь как можно реже включать их и выключать. Сэкономленные на электроэнергии копейки в итоге выльются в сотни рублей на замену раньше времени выгоревшей лампочки .

Разобранные лампы

Если в результате первичного осмотра вы выявили подпалины на плате, вздутие деталей, попробуйте заменить вышедшие из строя блоки, взяв их у других нерабочих лампочек-доноров. После установки деталей ещё раз «прозвоните» тестером все составляющие платы.
По большому счёту из балласта нерабочей люминесцентной лампочки можно изготовить импульсный блок питания мощностью, соответствующей исходной мощности лампы. Как правило, маломощные блоки питания, не требуют существенных доработок. А вот над блоками большей мощности, конечно, придётся попотеть.
Для этого нужно будет немного расширить возможности родного дросселя, снабдив его дополнительной обмоткой. Вы можете регулировать мощность создаваемого блока питания, увеличивая число вторичных витков на дросселе. Хотите узнать, как это следует делать?

Подготовительные работы

В качестве примера — ниже приведена схема люминесцентной лампочки Vitoone, но принципиально состав плат от разных производителей отличается не сильно. В данном случае представлена лампочка достаточной мощности – 25 ватт, из неё может получиться отличный зарядный блок на 12 В.

Схема лампы Vitoone 25W

Сборка блока питания

Красным цветом на схеме обозначен осветительный узел (т.е. колба с нитями накала). Если нити в нём перегорели, тогда эта часть лампочки нам больше не понадобится, и можно смело откусить контакты от платы. Если лампочка всё же горела перед поломкой, хоть и тускло, можно потом попытаться реанимировать её на какое-то время, подсоединив к рабочей схеме с другого изделия.
Но речь сейчас не об этом. Наша цель — создать блок питания с балласта, добытого из лампочки. Итак, удаляем все что находится между точками А и А´ на приведённой выше схеме.
Для блока питания небольшой мощности (приблизительно равной исходной у лампочки-донора) достаточно лишь небольшой переделки. На месте удалённого лампочного узла нужно установить перемычку. Для этого просто примотайте новый отрезок провода к освободившимся штырькам — на месте крепления бывших нитей накала энергосберегающей лампочки (или к отверстиям под них).

В принципе Вы можете попытаться немного повысить генерируемую мощность, снабдив дополнительной (вторичной) навивкой уже имеющийся на плате дроссель (он обозначен на схеме как L5). Таким образом, его родная (заводская) навивка становится первичной, а ещё один слой вторичной — обеспечивает тот самый резерв мощности. И опять же, его можно регулировать количеством витков или толщиной навиваемого провода.

Подключение блока питания

Но, понятно, намного нарастить исходные мощности не удастся. Всё упирается в размеры «рамки» вокруг ферритов – они весьма ограничены, т.к. изначально предполагались для использования в компактных лампах. Зачастую удаётся нанести витки только в один слой, восьми – десяти для начала будет достаточно.
Старайтесь накладывать их равномерно по всей площади феррита, чтобы получить максимальную производительность. Такие системы очень чувствительны к качеству навивки и будут неравномерно нагреваться, и в конце-концов придут в негодность.
Рекомендуем на время проведения работ выпаять со схемы дроссель, так как иначе выполнить намотку будет нелегко. Очистите его от заводского клея (смол, плёнок и т.д.). Визуально оцените состояние провода первичной намотки, проверьте целостность феррита. Так как если они повреждены, нет смысла в дальнейшем продолжать с ним работать.
Перед началом вторичной намотки проложите по верху первичной обмотки полоску бумаги или электрокартона, чтобы исключить вероятность пробоя. Липкая лента в данном случае не самый лучший вариант, так как со временем клеевой состав оказывается на проводах и ведёт к коррозии.
Схема доработанной платы из лампочки будет выглядеть так

Схема доработаной платы из лампочки

Многие не понаслышке знают, что делать обмотку трансформатора своими руками то ещё удовольствие. Это скорее занятие для усидчивых. В зависимости от количества слоёв на это можно потратить от пары часов, до целого вечера.
Ввиду ограниченности пространства дроссельного окна для создания вторичной обмотки рекомендуем использовать лакированный медный кабель, сечением 0,5 мм. Потому что проводам в изоляции там просто не хватит места для навивки сколько-нибудь значимого количества витков.
Если надумаете снять изоляцию с имеющегося у вас провода, не пользуйтесь острым ножом, т.к. после нарушения целостности внешнего слоя обмотки на надёжность такой системы придётся только надеяться.

Кардинальные преобразования

В идеале для вторичной обмотки нужно брать такой же тип провода, как и в исходном заводском варианте. Но часто «окно» магнитоприёмника дросселя настолько узкое, что не получается даже намотать один полноценный слой. А ещё ведь обязательно нужно учитывать толщину прокладки между первичной и вторичной обмоткой.
В результате кардинально изменить мощности, выдаваемые схемой лампы, без внесения изменений в состав компонентов платы не получится. Кроме того, насколько бы аккуратно вы не выполняли намотку, сделать её так качественно, как в моделях, произведённых заводским способом, вам всё равно не удастся. И в данном случае проще тогда собрать импульсный блок с нуля, чем переделывать «добро», добытое бесплатно из лампочки.
Поэтому рациональнее поискать на разборках старой компьютерной или телерадиотехники готовый трансформатор с искомыми параметрами. Он выглядит намного компактнее, чем «самоделка». Да и запас прочности его не идёт ни в какое сравнение.

Трансформатор

И Вам не придётся ломать голову над расчётами количества витков для получения желаемой мощности. Припаял к схеме – и готово!
Поэтому если мощность блока питания нужна бóльшая, скажем порядка 100 Вт, тогда придётся действовать радикально. И только имеющимися в лампах запчастями тут не обойтись. Так если Вы хотите ещё больше повысить мощность блока питания, необходимо выпаять и удалить с платы лампочки родной дроссель (обозначен на схеме ниже как L5).

Подробная схема ИБП

Подключенный трансформатор

Затем на участке между прежним местом дросселя и реактивной средней точкой (на схеме этот отрезок находится между разделительными конденсаторами С4 и С6) подсоединяется новый мощный трансформатор (обозначен как TV2). К нему, при необходимости, подсоединяется выходной выпрямитель, состоящих из пары соединительных диодов (они обозначены на схеме как VD14 и VD15). Не помешает попутно заменить на более мощные и диоды на входном выпрямителе (на схеме это VD1-VD4).
Не забудьте также установить более ёмкий конденсатор (показан на схеме как С0). Подбирать его нужно из расчёта1 микрофарад на 1 Вт выходной мощности. В нашем случае был взят конденсатор на 100 mF.
В результате мы получаем вполне дееспособный импульсный блок питания из энергосберегающей лампы. Собранная схема будет выглядеть примерно так.

Пробный пуск

Пробный пуск

Подключённая к цепи, она служит чем-то сродни предохранителя стабилизатора и оберегает блок при перепадах токов и напряжения. Если всё хорошо, лампа особо никак не влияет на работу платы (из-за низкого сопротивления).
Зато при скачках высоких токов сопротивление лампы возрастает, нивелируя негативное воздействие на электронные компоненты схемы. И даже если вдруг лампа сгорит — её будет не так жалко, как собственноручно собранный импульсный блок, над которым вы корпели несколько часов.
Самая простая схема проверочной цепи выглядит так.

Запустив систему, понаблюдайте, как меняется температура трансформатора (или обмотанного «вторичкой» дросселя). В том случае если он начинает сильно нагреваться (до 60ºС), обесточьте цепь и попробуйте заменить провода обмотки аналогом с большим сечением, или же увеличьте количество витков. То же самое касается и температуры нагрева транзисторов. При существенном её росте (до 80ºС) следует снабдить каждый из них специальным радиатором.
Вот в принципе и всё. Напоследок напоминаем Вам о соблюдении правил безопасности, так как на выходе напряжение очень высокое. Плюс ко всему компоненты платы могут сильно нагреваться, никак не меняясь при этом внешне.

Также не советуем использовать такие импульсные блоки при создании зарядных устройств для современных гаджетов с тонкой электроникой (смартфонов, электронных часов, планшетов и т.д.). Зачем так рисковать? Никто не даст гарантию что «самоделка» будет работать стабильно, и не угробит дорогостоящее устройство. Тем более что подходящего добра (имеется в виду готовых зарядок) более чем предостаточно на рынке, и стоят они совсем недорого.
Такой самодельный блок питания может безбоязненно использоваться для подключения лампочек разных видов, для запитки LED-лент, несложных электроприборов, не столь чувствительных к скачкам токов (напряжения).

Надеемся, Вы смогли осилить весь приведённый материал. Возможно, он вдохновит вас попробовать создать нечто подобное самостоятельно. Пусть даже первый блок питания, сделанный вами из платы лампочки, сначала и не будет реальной рабочей системой, зато Вы приобретёте базовые навыки. И главное – азарт и жажду творчества! А там, глядишь, и получится сделать из подручных материалов полноценный блок питания для светодиодных лент, весьма популярных сегодня. Удачи!

«Глазки ангела» для автомобиля собственноручно Как правильно изготовить самодельный светильник из веревок Устройство и регулировка диммируемых светодиодных лент

Хорошо известные большинству пользователей энергосберегающие лампы, несмотря на свою популярность, довольно быстро приходят в негодность и обычно не поддаются окончательному восстановлению. Однако если в них перегорает всего лишь один светильник, а питающая его схема ЭПРА остаётся в относительной целостности, она может использоваться в качестве самостоятельного блока питания (смотрите фото).

Искусственное «продление жизни» энергосберегающих изделий, у которых сгорел только один осветитель, позволяет получить дешёвый и сравнительно мощный ИБП, выходное напряжение которого может выбираться произвольно.

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).

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.

Схема ЭПРА

Принципиальный подход к повторному применению энергосберегающего изделия предполагает использование ещё не сгоревшей электронной платы в качестве импульсного источника питания.

Обратите внимание! Если включённая в осветительную сеть лампа пока ещё горит, но при этом начинает часто мигать и самостоятельно выключаться, это верный признак того, что с определённой вероятностью её можно отнести к уже перегорающим светильникам.

Для понимания того, как работают энергосберегающие лампы, потребуется разобраться с их электронной схемой (смотрите рисунок ниже).

Рабочая схема электронного балласта включает в свой состав следующие обязательные элементы:

• Выпрямительный узел на диодах VD1-VD4, на который сетевое напряжение подаётся через дополнительный ограничивающий резистор R0;
• Высоковольтный фильтрующий конденсатор (С0) и сглаживающий фильтр (L0);
• Специальный транзисторный преобразователь, обеспечивающий формирование рабочих импульсов эсл (эта схема содержит целый ряд электронных деталей, облегчающих автозапуск колебаний частотой 20 кГц).

Диоды VD7 и VD6 выполняют защитную функцию, а трансформаторы TV1-1 и TV1-2 образуют цепи обратной связи, повышающей устойчивость процесса генерации. Красным цветом на рисунке, где изображена лампа (точнее её схема) выделен набор деталей, которые должны быть удалены при доработке электронного блока.

Важно! Указанные на рисунке контрольные точки А–А` обязательно соединяются металлической перемычкой.

Особенности доработки электронного модуля

Выбор по мощности

Перед тем, как сделать блок питания из энергосберегающей лампы, в первую очередь, нужно будет определиться с той мощностью, которая потребуется от него в каждом конкретном случае. От этого параметра будет зависеть степень модернизации электронной части, обеспечивающая возможность нормальной эксплуатации подключаемого к ней оборудования.

Так, при небольшой рабочей мощности будущего блока питания переделка ЭПРА затронет лишь малую часть всей схемы (смотрите рисунок).

Если же предполагается сделать импульсный блок питания из энергосберегающей лампы, рассчитанный на значительные нагрузки (чтобы подключать импульсный паяльник, например), его нагрузочную характеристику необходимо увеличить. Для этого потребуется существенная доработка схемы ЭПРА в расчёте на выходную мощность более 50-ти Ватт.

Для расчета этого параметра следует вспомнить, что он определяется как произведение выходного тока на рабочее напряжение. То есть, если 50-ти ваттный импульсный паяльник рассчитан на напряжение 25 Вольт, то самодельный блок питания должен обеспечивать выходной ток не менее 2-х Ампер (модернизированная схема приводится ниже).

Помимо паяльника, от такого импульсного блока питания может работать любая низковольтная лампа средней мощности.

Какие детали потребуются

На доработанной схеме №1 новые детали выделены красным цветом и обозначают следующие элементы:

• Диодный мост VD14-VD17;
• Два конденсатора (простой и электролитический) С9 и С10;
• Намотанная на балластном дросселе L5 дополнительная обмотка, число витков которой подбирается экспериментально.

Важно! Она выполняет функцию разделительного элемента, исключающего возможность попадания сетевого напряжения 220 Вольт на выход модуля питания.

Разберёмся с тем, что можно сделать, чтобы обезопасить выход БП от перегрузок за счёт правильного выбора числа витков выходной катушки.

Выбор параметров выходной катушки

Для вычисления нужного количество витков в съёмной обмотке L5 необходимо немного поэкспериментировать, то есть поступить следующим образом:

• Сначала поверх имеющейся катушки нужно намотать порядка 10-ти витков любого провода в изоляции;
• Затем следует нагрузить намотанную часть на реостат с сопротивлением 5-6 Ом и мощностью порядка 30 Ватт (для его подсоединения может использоваться метод пайки);
• В результате получают конструкцию, изображённую на рисунке ниже;

• После этого схему включают в сеть, а затем посредством тестера замеряют напряжение на реостате;
• Полученное значение в вольтах делится на намотанное ранее число витков, в результате чего получается цифра, соответствующая удельному вольтажу на 1 виток.

В завершении эксперимента определяют требуемое количество витков, необходимых для получения заданного выходного напряжения путём деления его величины на полученный ранее результат.

Конструктивное исполнение обмотки

При доработке выходной катушки всегда нужно помнить о том, что первичная обмотка находится под высоким напряжением. Поэтому все её конструктивные изменения должны осуществляться только на отключенном от сети преобразовательном устройстве.

Обмотка по варианту исполнения №1

При намотке дополнительных витков на уже имеющийся в ЭПРА дроссель не следует забывать про межобмоточную изоляцию, которая обязательна для проводов типа ПЭЛ (в тонкой эмалевой изоляции).

В качестве такой изоляции, наматываемой в несколько слоёв, следует применять специальную ленту из политетрафторэтилена, нередко используемую для уплотнения резьбовых соединений.

Дополнительная информация. Такая изолирующая лента имеет толщину всего 0,2 мм и чаще всего используется при проведении ремонтных и сантехнических работ.

Готовая обмотка нагружается на диодный мостик, выпрямленное напряжение с которого поступает на нагрузку (это может быть обычная низковольтная лампочка, например). Выходная мощность в выполненном по этой схеме блоке питания обычно ограничивается размерами используемого трансформатора и допустимыми токами коммутируемого устройства на транзисторах TV1 и TV2.

Обмотка по варианту исполнения №2

Для получения блока питания большей мощности, к которому можно будет подключать импульсный паяльник, например, потребуется более сложная доработка (смотрите схему на приведённом ниже рисунке).

В состав дорабатываемой части схемы, выделенной на рисунке красным цветом, входят следующие элементы:

• Дополнительный трансформатор TV2 с тремя обмотками (для его изготовления удобнее всего воспользоваться ферритовым кольцом с соответствующей магнитной проводимостью);
• Два полупроводниковых выпрямляющих диода VD14 и VD15;
• Сглаживающие конденсаторы C9 и C10 достаточной ёмкости.

Помимо этого обязательно нужно будет заменить коммутирующие транзисторы TV1 и TV2 на более мощные образцы с одновременной их установкой на охлаждающие радиаторы.

Обратите внимание! Для лучшего сглаживания пульсаций ёмкости большинства конденсаторов (включая выходные C9 и C10) необходимо будет немного увеличить.

В результате проведённой модернизации частично сгоревшая энергоэффективная лампа превращается в достаточно мощный блок питания (до 100 Ватт). При этом его выходное напряжение может принимать значения от 12-ти Вольт и выше при рабочем токе в нагрузке до 8-9 Ампер. Указанных параметров переделанного из сгоревшей лампы устройства вполне может хватить для питания простейшего шуруповерта, например.

В заключение отметим, что для того, чтобы использовать перегоревшую энергосберегающую лампу для самостоятельного изготовления импульсного блока питания (ибп), нужны определённые навыки обращения с электрическим паяльником. Помимо этого, потребуется умение разбираться с электронными схемами хотя бы на уровне понимания материала, приводимого в данном обзоре.

Видео