Collection de circuits d'alimentations à découpage pour lampes à LED. Produits faits maison à partir de la partie électronique d'une lampe à économie d'énergie

La panne de la batterie d'une visseuse sans fil ou autre outil électrique n'est pas l'événement le plus agréable, surtout si l'on considère que le coût de remplacement de cet élément est proportionnel au prix d'un appareil neuf. Mais peut-être que les dépenses imprévues peuvent être évitées ?

C'est tout à fait possible si vous remplacez la batterie par une simple alimentation de type impulsion faite maison, avec laquelle l'outil peut être alimenté par le secteur. Et les composants pour cela peuvent être trouvés dans un produit abordable et omniprésent - une lampe fluorescente (autrement à économie d'énergie).

En conséquence, dans la base de chacun d'eux, un ballast dit électronique est prévu.- un circuit miniature qui évite le clignotement de la lampe lors de l'allumage et assure un échauffement progressif des spirales cathodiques. Grâce à lui, le gaz contenu dans le ballon émet une lueur d'une fréquence de 30 à 100 kHz.

LFC démontées

Vue intérieure d'une lampe fluorescente

Dispositif lampe à économie d'énergie sur l'exemple d'un produit de Camelon

Travailler à des fréquences aussi élevées augmente considérablement le coefficient de consommation d'énergie, le portant à presque l'unité, ce qui explique le rendement élevé des lampes de ce type. Les avantages supplémentaires de l'électricité à haute fréquence sont l'absence de bruit et de champs électromagnétiques perceptibles par l'oreille humaine.

Selon la façon dont il est conçu, il peut s'allumer immédiatement à pleine lueur ou passer progressivement à la luminosité maximale. Parfois, cela prend une ou deux minutes, ce qui, bien sûr, n'est pas très pratique. Les fabricants n'indiquent pas le temps de préchauffage de la lampe et l'acheteur n'a la possibilité de le vérifier qu'après avoir commencé à utiliser le produit.

L'écrasante majorité des circuits de ballast, en fait, sont des convertisseurs de tension, collectés sur des transistors semi-conducteurs. Dans les lampes chères, plus schéma complexe, en pas cher - simplifié.

Voici ce que vous pouvez tirer d'avoir une lampe fluorescente en bon état ou grillée dans vos mains :

• transistors bipolaires conçus pour des tensions jusqu'à 700 V et des courants jusqu'à 4 A, souvent déjà avec des diodes de protection (D4126L ou similaire);
• transistors à effet de champ (ils sont assez rares);
• transformateur d'impulsions;
• Manette de Gaz;
• dinistor bidirectionnel, similaire au double dinistor KN102;
• condensateur 10/50V.

Certains types de ballasts électroniques de lampes à économie d'énergie, lors de l'assemblage d'une alimentation domestique, ne sont pas seulement une source de composants, mais représentent une partie importante du circuit, qui n'a besoin d'être que légèrement complétée et modifiée.

Les convertisseurs qui incluent condensateurs électrolytiques... Ce sont ces éléments qui provoquent le plus souvent des pannes dans les appareils électroniques.

Le ballast s'avérera inadapté, dans le circuit duquel un microcircuit spécialisé est inclus.

Alimentation à découpage et ses caractéristiques

Conversion d'alimentation à découpage (UPS) énergie électrique se déroule selon le schéma suivant:

1. Le redresseur d'entrée (pont de diodes + condensateur) convertit le courant d'entrée de courant alternatif en courant continu.
2. L'onduleur convertit l'entrée du redresseur d'entrée D.C.à nouveau en alternance, mais déjà avec une fréquence supérieure à 10 kHz, c'est-à-dire que la fréquence d'origine du courant (50 Hz) augmente de plus de 200 fois.
3. Un courant alternatif haute fréquence alimente un transformateur d'impulsions qui augmente ou diminue la tension.
4. Le redresseur de sortie convertit le courant alternatif avec les paramètres requis, mais à haute fréquence, en courant continu.

La principale caractéristique de cette méthode de conversion de l'électricité est une augmentation significative de la fréquence courant alternatif entrant dans le transformateur. Cela le rend beaucoup plus compact qu'il ne le serait à 50 Hz. Mais la petite taille n'est pas le seul avantage des unités d'impulsion par rapport aux linéaires.

Onduleur sur IR2153/2155

UPS fait en utilisant technologies modernes, n'ont pratiquement pas de pertes d'énergie, tandis que les blocs linéaires dissipent une certaine quantité d'énergie sur la jonction trou-électron du transistor.

Le fonctionnement d'un onduleur qui convertit le courant continu en courant alternatif haute fréquence est basé sur l'utilisation de transistors MOSFET, qui se caractérisent par grande vitesse commutation. Les diodes installées dans le pont du redresseur de sortie doivent également être à action rapide.

Les diodes classiques avec un courant de plus de 10 kHz ne pourront pas fonctionner. Les diodes Schottky sont largement utilisées, qui, contrairement aux diodes au silicium, perdent très peu d'énergie lorsqu'elles fonctionnent à hautes fréquences.

À basse tension de sortie, un transistor peut agir comme un redresseur. Une autre option consiste à remplacer le transformateur par un starter. Des circuits similaires se trouvent dans les convertisseurs les plus simples.

UPS à faire soi-même à partir d'une lampe

Dans la plupart des cas, pour assembler un onduleur, la self électronique ne doit être que légèrement modifiée (avec un circuit à deux transistors) au moyen d'un cavalier, puis connectée à un transformateur d'impulsions et à un redresseur. Certains composants sont simplement supprimés car inutiles.

Alimentation maison

Pour les alimentations faibles (de 3,7 V à 20 watts), vous pouvez vous passer de transformateur. Il suffira d'ajouter quelques tours de fil au circuit magnétique de la self disponible dans le ballast de la lampe, si, bien sûr, il y a une place pour cela. Le nouveau bobinage peut se faire directement par dessus celui existant.

Pour cela, un fil de la marque MGTF avec isolation en fluoroplastique est parfait. Habituellement, peu de fil est nécessaire, alors que presque toute la lumière du circuit magnétique est occupée par l'isolation, ce qui détermine la faible puissance de tels dispositifs. Pour l'augmenter, vous avez besoin d'un transformateur d'impulsions.

Transformateur d'impulsions

Une caractéristique de la version décrite de l'UPS est la capacité de s'adapter dans une certaine mesure aux paramètres du transformateur, ainsi que l'absence de circuit retour d'information passant par cet élément. Un tel schéma de connexion permet de se passer d'un calcul particulièrement précis du transformateur.

Comme l'a montré la pratique, même avec des erreurs grossières (des écarts de plus de 140 % étaient autorisés), l'UPS s'est avéré efficace.

Le transformateur est fabriqué sur la base de la même self, sur laquelle l'enroulement secondaire est enroulé à partir d'un enroulement verni fil de cuivre... Dans ce cas, il est important de porter une attention particulière à l'isolation entre les enroulements en papier joint, car l'enroulement "natif" de la self fonctionnera sous tension secteur.

Même s'il est recouvert d'un film synthétique de protection, il faut quand même enrouler plusieurs couches de carton électrique ou au moins papier ordinaire avec une épaisseur totale de 100 microns (0,1 mm), et déjà sur le papier, un fil verni d'un nouvel enroulement peut être posé.

Le diamètre du fil doit être aussi grand que possible. Il n'y aura pas beaucoup de spires dans l'enroulement secondaire, leur nombre optimal peut donc être sélectionné de manière empirique.

En utilisant ces matériaux et cette technologie, vous pouvez obtenir une alimentation d'une puissance de 20 watts ou un peu plus. Dans ce cas, sa valeur est limitée par la surface de la fenêtre du circuit magnétique et, par conséquent, par le diamètre maximum du fil qui peut y être placé.

Redresseur

Pour éviter la saturation du circuit magnétique, seuls des redresseurs de sortie double alternance sont utilisés dans l'ASI. Dans le cas où un transformateur d'impulsions fonctionne pour abaisser la tension, le circuit le plus économique est avec un point zéro, mais pour sa mise en œuvre, il sera nécessaire de réaliser deux enroulements secondaires complètement symétriques. Avec le remontage manuel, vous pouvez l'enrouler en deux fils.

Un redresseur standard, assemblé selon le schéma du "pont de diodes" à partir de diodes au silicium classiques, n'est pas adapté pour un onduleur à découpage, car sur 100 W de puissance transmise (sous une tension de 5 V), il perdra environ 32 W ou Suite. Il sera trop coûteux d'assembler un redresseur sur de puissantes diodes à impulsions.

Configuration de l'onduleur

Après avoir assemblé l'UPS, il doit être connecté à la charge maximale et vérifier la température des transistors et du transformateur. La limite pour un transformateur est de 60 - 65 degrés, pour les transistors - 40 degrés. Lorsque le transformateur surchauffe, la section du fil ou la puissance globale du circuit magnétique est augmentée, ou les deux actions sont effectuées ensemble. Si le transformateur est fabriqué à partir d'une self de ballast de lampe, l'augmentation de la section du fil ne fonctionnera probablement pas et vous devrez limiter la charge connectée.

Option UPS avec capacité accrue

Parfois, la puissance standard du ballast électronique de la lampe ne suffit pas. Imaginez une situation : vous avez une lampe de 23 W et vous avez besoin d'une source d'alimentation pour chargeur avec paramètres 12V/8A.

Afin de réaliser nos plans, vous devrez vous procurer une alimentation électrique qui, pour une raison quelconque, s'est avérée non réclamée. Le transformateur de puissance doit être retiré de ce bloc avec la chaîne R4C8, qui a pour fonction de protéger les transistors de puissance contre les surtensions. Le transformateur de puissance doit être connecté à un ballast électronique au lieu d'un starter.

Schéma de montage de l'onduleur à partir d'une ampoule à économie d'énergie

Il a été constaté expérimentalement que ce type d'onduleur peut supprimer la puissance jusqu'à 45 W avec une légère surchauffe des transistors (jusqu'à 50 degrés).

Pour éviter la surchauffe, il est nécessaire d'installer un transformateur avec une section de noyau élargie dans les bases des transistors et d'installer les transistors eux-mêmes sur le radiateur.

Erreurs possibles

Comme déjà mentionné, l'inclusion d'un pont de diodes basse fréquence conventionnel en tant que redresseur de sortie dans le circuit n'est pas pratique, et avec une puissance accrue de l'onduleur, cela ne vaut d'autant plus la peine de le faire.

Il est également inutile d'essayer dans un souci de simplification du circuit d'enrouler les enroulements de base directement sur le transformateur de puissance. En l'absence de charge, des pertes importantes se produiront du fait qu'un courant maximum circulera dans les bases des transistors.

Le transformateur appliqué avec une augmentation du courant de charge augmente également le courant dans les bases des transistors. La pratique montre que lorsque la puissance de charge atteint 75 W, une saturation se produit dans le circuit magnétique du transformateur. Ceci conduit à une détérioration des caractéristiques des transistors et à leur échauffement.

Pour éviter cela, vous pouvez enrouler vous-même le transformateur de courant, en doublant la section du noyau ou en assemblant deux anneaux. Vous pouvez également doubler le diamètre du fil.

Il existe un moyen de se débarrasser du transformateur de base qui sert à la fonction intermédiaire. Pour ce faire, le transformateur de courant est connecté via une résistance de puissance à un enroulement de puissance séparé, réalisant un circuit de retour de tension. L'inconvénient de cette option est que le transformateur de courant fonctionne constamment en mode de saturation.

Ne connectez pas le transformateur en parallèle avec la self du convertisseur de ballast. En raison de la diminution de l'inductance totale, la fréquence de l'alimentation sera augmentée. Ce phénomène va entraîner une augmentation des pertes dans le transformateur et une surchauffe des transistors du redresseur de sortie.

Il convient de tenir compte de la sensibilité accrue des diodes Schottky au dépassement des valeurs de tension et de courant inverses. Tenter d'installer, disons, une diode de 5 volts dans un circuit de 12 volts est susceptible d'endommager la cellule.

N'essayez pas de remplacer les transistors et les diodes par des transistors domestiques, par exemple KT812A et KD213. Cela conduit clairement à une détérioration des performances de l'appareil.

Connexion de l'onduleur à un tournevis

L'outil électrique doit être démonté en dévissant toutes les vis. En règle générale, un corps de tournevis se compose de deux moitiés. Ensuite, vous devriez trouver les fils qui relient le moteur à la batterie. Vous pouvez connecter ces fils à la sortie de l'UPS à l'aide de tubes à souder ou thermorétractables, l'option torsadée n'est pas souhaitable.

Pour entrer le fil de l'alimentation, un trou doit être fait dans le corps de l'outil. Il est important de prévoir des mesures pour éviter que le fil ne soit arraché en cas de mouvements imprudents ou de secousses accidentelles. L'option la plus simple consiste à sertir le fil à l'intérieur du boîtier au niveau du trou même avec un clip constitué d'un petit morceau de fil souple plié en deux (l'aluminium convient). Ayant des dimensions dépassant le diamètre du trou, le clip ne permettra pas au fil de se détacher et de tomber du boîtier en cas de secousse.

Comme vu, ampoule à économie d'énergie, même ceux qui ont élaboré le terme qui lui est attribué, peuvent apporter un bénéfice considérable à leur propriétaire. L'onduleur assemblé sur la base de ses composants peut être utilisé avec succès comme source d'énergie pour un outil électrique ou un chargeur sans fil.

Le boom des lampes fluorescentes à économie d'énergie touche progressivement à sa fin. Elles ont déjà été remplacées par des lampes à LED, qui présentent des avantages incontestables : meilleure efficacité, accès instantané au mode de fonctionnement, longue durée de vie, elles ne contiennent pas de vapeur de mercure et n'émettent pas de lumière ultraviolette après la combustion du phosphore à l'intérieur de l'ampoule. Le seul hic est le coût encore élevé. Lampes LED... Mais s'il y a une lampe fluorescente à économie d'énergie cassée, elle peut être facilement convertie en lampe à LED en utilisant les méthodes ci-dessous.

Tout d'abord, une petite préface.

Les lampes à économie d'énergie de la société ECOLIGHT, achetées il y a plusieurs années, ont commencé à tomber en panne assez rapidement. Tout d'abord, le filament de l'ampoule d'une lampe a grillé, mais ce dysfonctionnement a été rapidement éliminé en installant un cavalier sur la carte de circuit imprimé en parallèle avec le filament cassé. La lampe s'est remarquablement bien allumée grâce au filament intact restant. Puis le même sort arriva à la deuxième lampe. Après la réparation, après avoir fonctionné pendant environ six mois, les filaments restants ont également brûlé, d'abord dans une lampe, puis un mois plus tard dans une autre. Je ne voulais plus contacter les lampes fluorescentes et l'idée est venue de convertir les lampes défaillantes en lampes à LED.

La première lampe avait une puissance de 18 W et un corps assez large avec un diamètre de 55 mm, ce qui a poussé l'idée d'installer plusieurs dizaines de LED blanches ultra-lumineuses avec un courant de fonctionnement de 20 mA, en les connectant en série via un pont de diodes, et en utilisant un condensateur comme ballast de trempe. Le résultat est le circuit montré dans la figure ci-dessous:

Un total de 40 LED HL-654H245WC ø4,8 mm avec une luminosité de 1,5 Cd et un angle de 140° ont été utilisés. Le circuit est assemblé sur deux cartes de circuits imprimés en fibre de verre recouverte d'une feuille d'aluminium sur une face :

Les planches sont fixées les unes aux autres avec un seul support au centre. Voici ce qui s'est passé à la fin :

Subjectivement, la luminosité de cette lampe s'est avérée être à peu près la même que celle d'une lampe à incandescence de 30 watts, et la consommation électrique n'était que de 1,1 W :

L'abat-jour de la lampe est beaucoup plus froid par rapport à la lampe à incandescence.

Fait intéressant, les LED chaudes et froides disponibles dans le commerce du même type et de la même luminosité diffèrent par leur prix de 4 fois, mais même les LED à lueur chaude utilisées (plus chères) ont une teinte bleuâtre par rapport à une lampe à incandescence. Quant au coût résultant de la lampe LED fabriquée, il s'est avéré être au niveau de celui acheté fini avec le même nombre de LED. Certes, on ne sait pas s'il existe un redresseur avec un condensateur de lissage dans ces lampes 220 V prêtes à l'emploi. Probablement pas, car il est plus facile et moins cher de connecter en série une paire de LED connectées à l'arrière et d'ajouter un condensateur de ballast. Et laissez la lampe avec la fréquence réseau doublée clignoter d'elle-même, car le fabricant chinois ne se soucie pas de la vue du consommateur.

Compte tenu du coût assez élevé d'une quarantaine de LED (0,125 $ * 40 = 5 $), pour retravailler la deuxième lampe de 9 W dans un boîtier de 38,5 mm

il a été décidé d'utiliser une puissante LED de trois watts. Le choix s'est porté sur le $ 1875 EDEX-3LA1-E1, qui présente les caractéristiques suivantes :

température de couleur ................................. 3200 K;

flux lumineux (à un courant de 700 mA) .............. 130 lm;

angle de lueur ................................................. 135 °;

courant de service ................................................ 700 mA;

tension ................................................. 4 V.

Des dissipateurs prêts à l'emploi « STAR » pour 0,156 $ sont disponibles pour ces LED :

Pour obtenir un courant allant jusqu'à 700mA pour alimenter une LED aussi puissante, il a été décidé d'utiliser un convertisseur existant dans une lampe fluorescente grillée. En fermant toutes les bornes de l'ampoule de la lampe et en enroulant un enroulement supplémentaire sur la self disponible sur la carte, un tel convertisseur peut être transformé en une source d'alimentation à moindre coût. En fait, un transformateur électronique prêt à l'emploi est obtenu à partir de la lampe, il suffit de fournir un courant stabilisé pour alimenter la LED.

Voici un schéma d'une lampe à économie d'énergie, copié directement à partir du tableau :

Pour le transformer en transformateur électronique, il suffit d'évaporer la fiole, de fermer les points 2 et 4 de la carte et d'enrouler un enroulement supplémentaire autour du starter L2. Un redresseur avec filtre est connecté à l'enroulement supplémentaire.

Pour stabiliser le courant à travers la LED, la méthode proposée par V.I. Son essence consiste à enrouler un enroulement supplémentaire sur le transformateur de commande T1 et à le shunter avec des transistors à effet de champ à ouverture pour perturber les oscillations du convertisseur lorsque la tension de sortie (courant) est dépassée. Cependant, rien de bon n'en est sorti. Comme l'analyse du fonctionnement du circuit ci-dessus l'a montré, pour restaurer les oscillations du convertisseur, il faut environ 3 ms pour charger le condensateur C3 à la tension de claquage du dinistor DB3 (30 V). Même avec une très courte dérivation de l'enroulement supplémentaire à T1, le temps de redémarrage du convertisseur était d'environ 3 ms. En conséquence, la caractéristique de contrôle du convertisseur est incomplète. Si vous essayez de ne réduire que "légèrement" tension de sortie, par exemple, jusqu'à 90 ... 95%, à la sortie du filtre redresseur (à partir de l'enroulement de puissance supplémentaire de la self) au lieu de courant continu de courtes impulsions positives sont apparues immédiatement avec des creux relativement longs de 3 ms. Celles. les limites de régulation n'étaient possibles qu'au début petite zone le fonctionnement du convertisseur.

Par conséquent, une solution de circuit différente a été appliquée, illustrée dans la figure ci-dessous :

Le circuit supplémentaire est un régulateur de courant pulsé assemblé sans l'utilisation de microcircuits spécialisés sur une base d'éléments bon marché répandue. Un enroulement supplémentaire est enroulé sur la self de lampe, dont la tension est fournie au pont de diodes VD1 ... VD4 avec des condensateurs de filtrage C1, C3. L'utilisation du circuit en pont est causée par la difficulté d'enrouler deux fois le nombre de tours sur la self L2 avec un robinet du milieu en raison de l'espace limité.

Un régulateur de tension +2,5 V est réalisé sur le microcircuit DA1 pour alimenter le comparateur DA2 et le driver de tension de référence résistive R5, R6. La résistance R7 avec une résistance de 0,1 ohm agit comme un capteur de courant. Un interrupteur de puissance est monté sur les transistors VT1, VT2. Dans l'état initial, lorsque l'alimentation est appliquée, alors que le courant ne traverse pas encore la LED HL1, la sortie du comparateur DA2 est élevée, VT1 est fermé et VT2 est ouvert via R4. Un courant croissant traverse la self L1 vers la charge. Lorsque la tension de référence est dépassée à l'entrée inverseuse du comparateur DA2, celui-ci passe dans un état de niveau bas en sortie. VT1 s'ouvre brusquement et shunte transition z-i VT2, fermant ce dernier et provoquant un courant d'auto-induction dans le circuit VD5, L1, C4, C5, HL1, R7. Après avoir diminué la tension à l'entrée inverseuse du comparateur DA2 au fur et à mesure que C4, C5 se décharge, ce dernier se remet à l'état avec haut niveauà la sortie. VT1 se ferme, VT2 s'ouvre et tout le processus se répète à nouveau. La fréquence d'oscillation à une tension d'entrée de 7 V est de 50 ... 70 kHz. L'efficacité mesurée du régulateur de courant de commutation était de 86 %.

La valeur du courant traversant la LED est choisie égale à 0,6 A pour un mode de fonctionnement plus doux et moins d'échauffement.

Procédure de conversion de lampe à économie d'énergie

Le boîtier de la lampe s'ouvre à l'aide d'un tournevis plat (fixation par clipsage). La partie supérieure avec la fiole est soigneusement jetée (Attention ! Il y a de la vapeur de mercure dans la fiole ! Si la fiole est endommagée, il faut traiter les objets environnants en contact avec une solution de permanganate de potassium). Le condensateur C5 peut être retiré de la carte, car il ne participe pas aux travaux. Les points 2 et 4 du plateau sont en court-circuit. Le starter L2 est évaporé et un enroulement supplémentaire de 14 tours est enroulé avec un fil MGTF-0.1 (presque jusqu'à ce que l'espace soit complètement rempli). Il est préférable d'utiliser du MGTF pour une bonne isolation galvanique.

Le starter est soudé en place. Cela ne fait pas de mal de vérifier l'électrolyte C3 avec un compteur ESR. Si possible, il est préférable de le remplacer par un neuf d'une capacité de 4,7 ... 10 F x 400 V (105°C). Cela réduira l'ondulation de 100 Hz à la sortie du convertisseur.

Après cela, une planche est faite de fibre de verre recouverte d'une feuille d'aluminium sur une face :

Pour la fabrication du starter L1, un DP2-0,1 prêt à l'emploi pour 100 H a été utilisé. Un enroulement standard en a été retiré avec un couteau et un nouveau fil PEV2 ø 0,3 mm a été enroulé uniformément sur toute la longueur du noyau en 3 couches. L'inductance de la self est de 51 H. Vous pouvez également utiliser une self disponible dans le commerce de dimensions appropriées avec une inductance de 47 μH et conçue pour un courant d'au moins 1,5 ... 2 A.

Vous pouvez essayer de remplacer le transistor VT2 IRLML6401 par IRLML6402.

Les diodes VD1 ... VD4 SS14 peuvent être remplacées par toutes les diodes SMD Schottky appropriées conçues pour un courant d'au moins 1A et une tension inverse de 30 ... 40V, par exemple, SM5818, SM5819.

La diode VD5 SS24 (2A, 40V) est remplacée par SS22, 10BQ015 ou similaire.

Comme mentionné ci-dessus, la LED est soudée à un dissipateur thermique « STAR » prêt à l'emploi, qui à son tour est installé sur un dissipateur thermique plus massif. Dans ce cas, un radiateur d'une ancienne carte mère a été utilisé. Avec des « oreilles » de fixation coupées, ses dimensions sont de 37,5 x 37,5 x 6 mm. Le radiateur est fixé à la planche supplémentaire sur 3 poteaux M3x15. La carte elle-même est fixée au sommet du boîtier de la lampe avec plusieurs tours de ruban isolant. Entre les panneaux standard et supplémentaires, il est nécessaire de poser un joint isolant, découpé, par exemple, dans de la fibre de verre sans feuille.

Il est conseillé d'allumer la lampe modifiée pour la première fois avec une charge sous la forme d'une résistance de 5 watts avec une résistance de 5 ... 6 ohms avec un ampèremètre connecté en série. Il est plus sûr d'allumer la lampe sur le réseau 220 V via une ampoule à incandescence ordinaire de 40 ... 60 W. En fonctionnement normal, sa spirale ne doit pas briller. À la cathode VD5, il devrait y avoir des impulsions rectangulaires avec une fréquence de 50 ... 70 kHz. La tension à C3 doit être de 5 ... 8 V, le courant traversant la charge est de 0,6 A. Plus précisément, la valeur du courant peut être définie en sélectionnant la résistance de la résistance R5. Après cela, vous pouvez connecter la LED.

Subjectivement, la luminosité de la lampe ainsi modifiée correspond à une lampe à incandescence de 30 W. L'abat-jour est chaud, mais légèrement plus froid par rapport à une lampe à incandescence. La consommation électrique mesurée était de 3,3 W :

Le prix de revient de la deuxième version de la lampe LED était d'environ 3.2 $.

Littérature:

1) Comment stabiliser un transformateur électronique. A.E. Shufotinsky. Radioamateur №1 / 2010.

ID: 1371

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Pendant que les scientifiques apprivoisent la vitesse de la lumière, j'ai décidé d'apprivoiser les lampes fluorescentes inutiles en les convertissant en lampes LED. Les lampes fluocompactes (LFC) appartiennent au passé, pour des raisons évidentes : efficacité moindre par rapport aux LED, insécurité environnementale (mercure), rayonnement ultraviolet dangereux pour l'œil humain et fragilité.

Comme beaucoup de radioamateurs, toute une boîte de ce « bien » s'est accumulée. Les moins puissants peuvent être utilisés comme pièces de rechange, mais ceux qui sont plus puissants, à partir de 20W, peuvent également être convertis en alimentations. Après tout, le ballast électronique est un convertisseur de tension bon marché, c'est-à-dire une alimentation à découpage simple et abordable qui peut alimenter des appareils d'une puissance allant jusqu'à 30-40W (selon les CFL), et encore plus si vous changez la self de sortie et transistors. Ces radioamateurs qui vivent dans des endroits éloignés, ou dans certaines situations, ces "économies d'énergie" seront utiles. Alors, ne vous précipitez pas pour les jeter après un échec - et ils ne fonctionneront pas longtemps !

Dans mon cas, il y a environ un an (au printemps 2014), en commençant à expérimenter avec un ballast électronique, à la recherche d'un boîtier pour la transformation d'une lampe à LED, en rentrant du travail le soir, je me suis rendu compte - en voyant un canette de cola sur le trottoir. Après tout, le boîtier en aluminium sous une boisson de 0,25 L convient simplement comme radiateur pour la dissipation de la chaleur bande menée... Et en plus, il rentre parfaitement sous le boitier des CFL "Vitoone" à culot E27, pour 25 W. Et en esthétique c'est pas mal !

Après avoir fabriqué plusieurs lampes LED converties, j'ai commencé à les tester dans conditions différentes exploitation. L'un d'eux travaille dans une buanderie par temps chaud et froid (avec trous d'aération), l'autre dans un salon (sans trou dans la base en plastique). Un autre est connecté à une bande LED de trois mètres. Près d'un an s'est écoulé et ils servent toujours parfaitement! Eh bien, étant donné que de plus en plus d'articles paraissent sur le sujet des LED, je devais enfin écrire sur mon idée éprouvée.

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Dans cet article, vous trouverez Description détaillée le processus de fabrication d'alimentations à découpage de différentes puissances basées sur le ballast électronique d'une lampe fluorescente compacte.
Vous pouvez réaliser une alimentation à découpage de 5 ... 20 watts en moins d'une heure. Il faudra plusieurs heures pour faire une alimentation de 100 watts.

Actuellement, les lampes fluorescentes compactes (CFL) sont largement utilisées. Pour réduire la taille de la self de ballast, ils utilisent un circuit convertisseur de tension haute fréquence, qui peut réduire considérablement la taille de la self.

En cas de défaillance du ballast électronique, il peut être facilement réparé. Mais, lorsque l'ampoule elle-même tombe en panne, l'ampoule est généralement jetée.

Cependant, le ballast électronique d'une telle ampoule est une alimentation à découpage (PSU) presque prête à l'emploi. La seule chose qui différencie le circuit de ballast électronique d'un véritable bloc d'alimentation pulsé est l'absence d'un transformateur d'isolement et d'un redresseur, si nécessaire.

Dans le même temps, les radioamateurs modernes ont beaucoup de mal à trouver des transformateurs de puissance pour alimenter leurs produits maison. Même si un transformateur est trouvé, son rembobinage nécessite l'utilisation de un grand nombre fil de cuivre, et les paramètres massiques dimensionnels des produits assemblés à partir de transformateurs de puissance ne sont pas encourageants. Mais dans l'écrasante majorité des cas, un transformateur de puissance peut être remplacé par une alimentation pulsée. Si, à ces fins, du ballast provenant de LFC défectueuses est utilisé, les économies seront importantes, en particulier lorsqu'il s'agit de transformateurs de 100 watts ou plus.

Différence entre le circuit CFL et l'alimentation impulsionnelle

C'est l'un des plus courants circuits électriques lampes à économie d'énergie. Pour transformer le circuit CFL en une alimentation à impulsions, il suffit d'installer un seul cavalier entre les points A - A' et d'ajouter un transformateur d'impulsions avec un redresseur. Les éléments pouvant être supprimés sont marqués en rouge.

Et il s'agit d'un circuit déjà terminé d'une alimentation à découpage, assemblé sur la base de LFC à l'aide d'un transformateur d'impulsions.

Pour plus de simplicité, la lampe fluorescente et quelques pièces ont été retirées et remplacées par un cavalier.

Comme vous pouvez le voir, le circuit CFL ne nécessite pas de changements majeurs. Les éléments supplémentaires introduits dans le schéma sont marqués en rouge.

Quel bloc d'alimentation peut être fabriqué à partir de CFL ?

La puissance de l'alimentation est limitée par la puissance globale du transformateur d'impulsions, le maximum courant admissible transistors clés et la taille du radiateur de refroidissement, le cas échéant.

Une petite alimentation peut être construite en enroulant l'enroulement secondaire directement sur le cadre d'une self existante.

Si la fenêtre d'arrêt ne permet pas d'enrouler l'enroulement secondaire, ou si vous devez construire un bloc d'alimentation avec une puissance qui dépasse largement la puissance CFL, vous aurez besoin d'un transformateur d'impulsions supplémentaire.

Si vous avez besoin d'une alimentation d'une puissance supérieure à 100 watts et que le ballast d'une lampe de 20 à 30 watts est utilisé, vous devrez très probablement apporter des modifications mineures au circuit de ballast électronique.

En particulier, il peut être nécessaire d'installer des diodes VD1-VD4 plus puissantes dans le pont redresseur d'entrée et de rembobiner l'inductance d'entrée L0 avec un fil plus épais. Si le gain en courant des transistors est insuffisant, alors le courant de base des transistors devra être augmenté en diminuant les valeurs des résistances R5, R6. De plus, vous devrez augmenter la puissance des résistances dans les circuits de base et d'émetteur.

Si la fréquence de génération n'est pas très élevée, alors il peut être nécessaire d'augmenter la capacité des condensateurs de blocage C4, C6.

Transformateur d'impulsions pour l'alimentation

Une caractéristique des alimentations à découpage en demi-pont auto-excitées est la capacité de s'adapter aux paramètres du transformateur utilisé. Et le fait que le circuit de retour ne passe pas par notre transformateur maison facilite encore plus le calcul du transformateur et la configuration de l'unité. Les alimentations assemblées selon ces schémas pardonnent les erreurs de calcul jusqu'à 150% et plus. Testé en pratique.

Ne vous inquiétez pas! Vous pouvez enrouler un transformateur d'impulsions tout en regardant un film ou même plus rapidement si vous allez faire ce travail monotone avec concentration.

Capacité du filtre d'entrée et ondulation de tension

Dans les filtres d'entrée des ballasts électroniques, en raison du gain de place, de petits condensateurs sont utilisés, dont dépend l'amplitude de l'ondulation de tension avec une fréquence de 100 Hz.

Pour réduire le niveau d'ondulation de tension à la sortie du bloc d'alimentation, vous devez augmenter la capacité du filtre d'entrée. Il est souhaitable que pour chaque watt d'alimentation, il y ait environ un microfarad. Une augmentation de la capacité C0 entraînera une augmentation du courant de crête circulant dans les diodes du redresseur au moment de la mise sous tension. Pour limiter ce courant, une résistance R0 est nécessaire. Mais, la puissance de la résistance CFL d'origine est faible pour de tels courants et doit être remplacée par une plus puissante.

Si vous avez besoin de construire une alimentation compacte, vous pouvez utiliser des condensateurs électrolytiques utilisés dans les lampes flash des "mallnits" à film. Par exemple, les appareils photo jetables Kodak ont ​​des condensateurs miniatures sans marques d'identification, mais leur capacité peut atteindre 100 µF à 350 volts.

Un bloc d'alimentation d'une puissance proche de celle des CFL d'origine peut être assemblé sans même enrouler un transformateur séparé. Si le starter d'origine a suffisamment d'espace libre dans la fenêtre du circuit magnétique, vous pouvez alors enrouler quelques dizaines de tours de fil et obtenir, par exemple, une alimentation pour un chargeur ou un petit amplificateur de puissance.

La photo montre qu'une couche de fil isolé a été enroulée sur l'enroulement existant. J'ai utilisé du fil MGTF (fil toronné isolé fluoroplastique). Cependant, de cette façon, vous pouvez obtenir une puissance de quelques watts seulement, car plus les fenêtres seront occupées par l'isolation du fil et la section transversale du cuivre lui-même sera petite.

Si plus de puissance est nécessaire, un fil de bobinage verni en cuivre ordinaire peut être utilisé.

Attention! L'enroulement de starter d'origine est sous tension secteur ! Avec la révision décrite ci-dessus, assurez-vous de vous soucier de l'isolation fiable des enroulements, surtout si l'enroulement secondaire est enroulé avec un vernis ordinaire fil de bobinage... Même si l'enroulement primaire est recouvert d'un film de protection synthétique, une entretoise supplémentaire en papier est nécessaire !

Comme vous pouvez le voir, le bobinage du starter est recouvert d'un film synthétique, bien que souvent le bobinage de ces starters ne soit protégé par rien du tout.

Nous enroulons deux couches de carton électrique d'une épaisseur de 0,05 mm ou une couche d'une épaisseur de 0,1 mm sur le film. S'il n'y a pas de carton électrique, nous utilisons n'importe quel papier adapté à l'épaisseur.

Nous enroulons l'enroulement secondaire du futur transformateur sur le joint isolant. La section du fil doit être choisie aussi grande que possible. Le nombre de tours est choisi expérimentalement, car il y en aura peu.

Ainsi, j'ai pu obtenir du courant avec une charge de 20 watts à une température de transformateur de 60 °C et des transistors à 42 °C. Obtenir encore plus de puissance, à une température raisonnable du transformateur, n'était pas autorisé par la zone trop petite de la fenêtre du circuit magnétique et la section de fil résultante.

La puissance fournie à la charge est de 20 watts.
Fréquence d'auto-oscillation sans charge - 26 kHz.
Fréquence d'auto-oscillation à charge maximale - 32 kHz
Température du transformateur - 60°C
Température du transistor - 42 °

Pour augmenter la puissance de l'alimentation, nous avons dû enrouler le transformateur d'impulsions TV2. De plus, j'ai augmenté la capacité du filtre de tension secteur C0 à 100µF.

Le rendement de l'alimentation n'étant pas du tout à 100%, il a fallu visser des radiateurs sur les transistors.

Après tout, si l'efficacité de l'appareil est même de 90%, vous devrez tout de même dissiper 10 watts de puissance.

Je n'ai pas eu de chance, dans mon ballast électronique, des transistors 13003 pos.1 d'une telle conception ont été installés, qui, apparemment, sont conçus pour être fixés au radiateur à l'aide de ressorts en forme. Ces transistors n'ont pas besoin d'entretoises, puisqu'ils ne sont pas équipés de plot métallique, mais ils dégagent également une chaleur bien pire. Je les ai remplacés par des transistors 13007 pos.2 avec des trous pour qu'ils puissent être vissés aux radiateurs avec des vis ordinaires. De plus, les 13007 ont des courants maximaux admissibles plusieurs fois plus élevés.

Si vous le souhaitez, vous pouvez visser en toute sécurité les deux transistors sur un radiateur. J'ai vérifié ça marche.

Seulement, les boîtiers des deux transistors doivent être isolés du boîtier du dissipateur thermique, même si le dissipateur thermique est à l'intérieur du boîtier de l'appareil électronique.

Il est pratique de le fixer avec des vis M2.5, sur lesquelles vous devez d'abord mettre des rondelles isolantes et des morceaux de tube isolant (batterie). Il est permis d'utiliser la pâte thermoconductrice KPT-8, car elle ne conduit pas le courant.

Attention! Les transistors sont sous tension secteur, les joints isolants doivent donc assurer les conditions de sécurité électrique !

Les résistances de charge fictives sont immergées dans l'eau car leur puissance est insuffisante.
La puissance allouée à la charge est de 100 watts.
Fréquence d'auto-oscillation à charge maximale - 90 kHz.
Fréquence d'auto-oscillation sans charge - 28,5 kHz.
La température des transistors est de 75ºC.
La surface du radiateur de chaque transistor est de 27 cm².
Température de starter TV1 - 45ºC.
TV2 - 2000NM (Ø28 x Ø16 x 9mm)

Redresseur

Tous les redresseurs secondaires d'une alimentation à découpage en demi-pont doivent être à double alternance. Si cette condition n'est pas remplie, le conducteur magnétique peut entrer en saturation.

Il existe deux circuits redresseurs double alternance communs.

1. Schéma de pont.
2. Schéma avec un point zéro.

Le circuit en pont économise un mètre de fil, mais dissipe deux fois plus d'énergie sur les diodes.

Le circuit du point zéro est plus économique, mais nécessite deux enroulements secondaires parfaitement symétriques. L'asymétrie du nombre de spires ou de l'emplacement peut conduire à une saturation du circuit magnétique.

Cependant, ce sont les circuits de point zéro qui sont utilisés lorsqu'il est nécessaire d'obtenir des courants importants à une faible tension de sortie. Ensuite, pour une minimisation supplémentaire des pertes, à la place des diodes au silicium classiques, on utilise des diodes Schottky, sur lesquelles la chute de tension est deux à trois fois moindre.

Exemple.
Les redresseurs des alimentations informatiques sont fabriqués selon le schéma du point zéro. Avec une puissance de 100 watts et une tension de 5 volts, 8 watts peuvent se dissiper même sur des diodes Schottky.

100/5 * 0,4 = 8 (Watt)

Si nous utilisons un pont redresseur, et même des diodes ordinaires, la puissance dissipée sur les diodes peut atteindre 32 watts voire plus.

100/5 * 0,8 * 2 = 32 (watts).

Faites attention à cela lorsque vous concevez l'alimentation, afin de ne pas chercher plus tard où la moitié de la puissance a disparu.

Dans les redresseurs basse tension, il est préférable d'utiliser un circuit à point zéro. De plus, avec le remontage manuel, vous pouvez simplement enrouler le bobinage en deux fils. De plus, les diodes de commutation haute puissance ne sont pas bon marché.

Comment connecter correctement l'alimentation à découpage au réseau ?

Pour configurer les alimentations à découpage, ils utilisent généralement le schéma de connexion suivant. Ici, la lampe à incandescence est utilisée comme ballast avec une caractéristique non linéaire et protège l'onduleur contre les pannes lors de situations anormales. La puissance de la lampe est généralement choisie proche de la puissance de l'alimentation pulsée testée.

Lorsqu'un bloc d'alimentation pulsé fonctionne au ralenti ou à faible charge, la résistance du filament de cacao de la lampe est faible et cela n'affecte pas le fonctionnement du bloc. Lorsque, pour une raison quelconque, le courant des transistors clés augmente, la spirale de la lampe est chauffée et sa résistance augmente, ce qui conduit à la limitation du courant à une valeur sûre.

Ce dessin montre un schéma d'un support pour tester et ajuster les alimentations pulsées qui répondent aux normes de sécurité électrique. La différence entre ce circuit et le précédent est qu'il est équipé d'un transformateur d'isolement, qui assure l'isolement galvanique de l'ASI étudiée du réseau d'éclairage. L'interrupteur SA2 permet de bloquer la lampe lorsque l'alimentation délivre plus de puissance.

Une opération importante lors du test d'un bloc d'alimentation est un test de charge fictif. Il est pratique d'utiliser des résistances puissantes telles que PEV, PPB, PSB, etc. comme charge. Ces résistances « vitrocéramiques » sont faciles à trouver sur le marché des radios pour leur coloration verte. Les nombres rouges sont la dissipation de puissance.

On sait par expérience que pour une raison quelconque, la puissance de la charge équivalente n'est toujours pas suffisante. Les résistances listées ci-dessus peuvent dissiper une puissance de deux à trois fois la puissance nominale pendant un temps limité. Lorsque le bloc d'alimentation est allumé Longtemps pour vérifier le régime thermique et que la puissance de la charge équivalente est insuffisante, les résistances peuvent simplement être plongées dans l'eau.

Attention à ne pas brûler !
Les résistances de terminaison de ce type peuvent chauffer jusqu'à une température de plusieurs centaines de degrés sans aucune manifestation extérieure !
C'est-à-dire que vous ne remarquerez aucun changement de fumée ou de couleur et vous pouvez essayer de toucher la résistance avec vos doigts.

Comment configurer une alimentation à découpage ?

En effet, l'alimentation, montée sur la base d'un ballast électronique réparable, ne nécessite pas de réglage particulier.

Il doit être connecté à la charge fictive et s'assurer que le bloc d'alimentation est capable de fournir la puissance nominale.

Pendant le fonctionnement sous charge maximale, vous devez suivre la dynamique de l'échauffement des transistors et du transformateur. Si le transformateur chauffe trop, vous devez soit augmenter la section du fil, soit augmenter la puissance globale du circuit magnétique, ou les deux.

Si les transistors sont très chauds, vous devez les installer sur les radiateurs.

Si une bobine d'arrêt à enroulement domestique de CFL est utilisée comme transformateur d'impulsions et que sa température dépasse 60 ... 65 ° C, il est alors nécessaire de réduire la puissance de la charge.

A quoi servent les éléments du circuit d'alimentation à découpage ?

R0 - limite le courant de crête circulant dans les diodes du redresseur au moment de la mise sous tension. Dans les LFC, il agit aussi souvent comme un fusible.

VD1… VD4 est un pont redresseur.

L0, C0 - filtre de puissance.

R1, C1, VD2, VD8 - circuit de démarrage du convertisseur.

Le nœud de lancement fonctionne comme suit. Le condensateur C1 est chargé à partir de la source via la résistance R1. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C1 atteint la tension de claquage du dinistor VD2, le dinistor se déverrouille et déverrouille le transistor VT2, provoquant des auto-oscillations. Après le début de la génération, des impulsions rectangulaires sont appliquées à la cathode de la diode VD8 et le potentiel négatif verrouille de manière fiable le dinistor VD2.

R2, C11, C8 - facilitent le démarrage du convertisseur.

R7, R8 - améliore le blocage des transistors.

R5, R6 - limitent le courant de base des transistors.

R3, R4 - empêchent la saturation des transistors et agissent comme des fusibles lors du claquage des transistors.

VD7, VD6 - protègent les transistors de la tension inverse.

TV1 est un transformateur de rétroaction.

L5 - starter de ballast.

C4, C6 - condensateurs de blocage, sur lesquels la tension d'alimentation est réduite de moitié.

TV2 est un transformateur d'impulsions.

VD14, VD15 - diodes à impulsions.

C9, C10 - condensateurs de filtrage.

Un des plus moyens simples fabriquer un bloc d'alimentation à découpage de vos propres mains à partir de "moyens improvisés" est une modification d'une lampe à économie d'énergie pour un tel bloc d'alimentation. Étant donné que la principale raison de l'échec du compact lampes fluorescentes est l'épuisement de l'un des filaments de l'ampoule, alors presque tous peuvent être convertis en une alimentation à découpage avec la tension requise. Dans ce cas particulier, je retravaillais le circuit de ballast électronique d'une ampoule de 15 watts en une alimentation à découpage de 12 volts et 1 ampère. Une telle modification ne nécessite pas d'énormes efforts et beaucoup de détails, car la puissance de charge estimée est inférieure à la puissance de l'ampoule à économie d'énergie elle-même.

Chaque fabricant de lampes a ses propres ensembles de pièces avec certaines valeurs nominales dans les circuits des ballasts électroniques fabriqués, mais tous les circuits sont typiques. Par conséquent, dans mon schéma, je n'ai pas donné le circuit complet de la lampe, mais indiqué seulement son début typique et le cerclage de l'ampoule de la lampe. Le circuit du ballast électronique est dessiné en noir et rouge. L'ampoule et le condensateur reliés à deux filaments sont surlignés en rouge. Ils devraient être supprimés. En vert le schéma montre les éléments qui doivent être ajoutés. Condensateur C1 - doit être remplacé par une plus grande capacité, par exemple 10-20u 400v.

Un fusible et un filtre d'entrée sont ajoutés sur le côté gauche du circuit. L2 est fabriqué sur un anneau de la carte mère, a deux enroulements de 15 tours avec un fil d'une paire torsadée Ø - 0,5 mm. La bague a diamètre extérieur 16 mm, intérieur - 8,5 mm, largeur - 6,3 mm. Le starter L3 a 10 tours Ø - 1 mm, il est réalisé sur la bague à partir du transformateur d'une autre lampe à économie d'énergie. Vous devriez choisir une lampe avec un plus grand vide de fenêtre de starter Tr1, car elle devra être convertie en transformateur. J'ai réussi à enrouler 26 tours de Ø - 0,5 mm sur chacune des moitiés du secondaire. Ce type de bobinage nécessite des moitiés de bobinage parfaitement symétriques. Pour y parvenir, je recommande d'enrouler l'enroulement secondaire en deux fils à la fois, dont chacun servira de moitié symétrique l'un de l'autre. Transistors gauches sans radiateurs, tk. la consommation estimée du circuit est inférieure à la puissance consommée par la lampe. A titre de test, 5 mètres de bande LED RGB d'une consommation de 12v 1A ont été connectés à une lueur maximale pendant 2 heures.