Nabíječka založená na obvodu tranzistoru 13003. Čínské pulzní adaptéry

Většina moderních síťových nabíječek je sestavena pomocí jednoduchého pulzního obvodu, pomocí jednoho vysokonapěťového tranzistoru (obr. 1.18) podle obvodu blokovacího generátoru.

Na rozdíl od jednodušších obvodů využívajících snižovací transformátor 50Hz je transformátor pro pulzní měniče stejného výkonu mnohem menší, což znamená menší rozměry, hmotnost a cenu celého měniče. Pulzní měniče jsou navíc bezpečnější - pokud v běžném měniči při výpadku výkonových prvků dostává zátěž ze sekundárního vinutí transformátoru vysoké nestabilizované (a někdy i střídavé) napětí, pak v případě jakékoliv poruchy impulsu převodníku (až na poruchu zpětnovazebního optočlenu - ten je ale většinou velmi dobře chráněn) nebude na výstupu vůbec žádné napětí.

Rýže. 1.18. Jednoduchý obvod oscilátoru blokující pulsy

Popis principu činnosti a výpočet obvodových prvků vysokonapěťového pulzního měniče (transformátor, kondenzátory atd.) si můžete přečíst na http://www.nxp.com/acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (1 MB ).

Jak zařízení funguje

Střídavé síťové napětí je usměrněno diodou VD1 (ačkoli někdy velkorysí Číňané instalují do můstkového obvodu až 4 diody), proudový impuls při zapnutí je omezen rezistorem R1. Zde je vhodné nainstalovat rezistor o výkonu 0,25 W - pak při přetížení vyhoří a funguje jako pojistka.

Převodník je sestaven na tranzistor VT1 podle klasického flyback obvodu. Rezistor R2 je nutný pro spuštění generování při napájení v tomto obvodu je volitelný, ale s ním převodník pracuje trochu stabilněji. Generování je podporováno kondenzátorem C1, zařazeným v obvodu PIC na vinutí I, frekvence generování závisí na jeho kapacitě a parametrech transformátoru. Při odblokování tranzistoru je napětí na spodních svorkách vinutí I a II záporné, na horních svorkách kladné, kladná půlvlna přes kondenzátor C1 tranzistor ještě více otevírá a amplituda napětí ve vinutí se zvyšuje .

Tranzistor se otevírá jako lavina. Po nějaké době, jak se kondenzátor C1 nabíjí, začne proud báze klesat, tranzistor se začne zavírat, napětí na horní svorce vinutí II v obvodu začne klesat, přes kondenzátor C1 proud báze klesne ještě více a tranzistor se zavře jako lavina. Rezistor R3 je nutný pro omezení proudu báze při přetížení obvodu a přepětí v AC síti.

Amplituda samoindukčního EMF přes diodu VD4 zároveň dobíjí kondenzátor SZ - proto se měnič nazývá flyback. Pokud vyměníte svorky vinutí III a dobijete kondenzátor SZ během dopředného zdvihu, pak se zatížení tranzistoru VT1 prudce zvýší během dopředného zdvihu (může dokonce shořet kvůli příliš velkému proudu) a během zpětného zdvihu samoindukční EMF se nevyčerpá a uvolní se na kolektorovém přechodu tranzistoru - to znamená, že se může spálit z přepětí.

Při výrobě zařízení je proto nutné přísně dodržet fázování všech vinutí (pokud zaměníte svorky vinutí II, generátor se jednoduše nespustí, protože kondenzátor C1 naopak naruší generování a stabilizuje obvod).

Výstupní napětí zařízení závisí na počtu závitů vinutí II a III a na stabilizačním napětí zenerovy diody VD3. Výstupní napětí se rovná stabilizačnímu napětí pouze tehdy, pokud je počet závitů ve vinutí II a III stejný, jinak bude jiný. Během zpětného zdvihu se kondenzátor C2 dobíjí přes diodu VD2, jakmile se nabije na přibližně -5 V, zenerova dioda začne procházet proud, záporné napětí na bázi tranzistoru VT1 mírně sníží amplitudu impulzů na kolektoru a výstupní napětí se ustálí na určité úrovni. Přesnost stabilizace tohoto obvodu není příliš vysoká - výstupní napětí se pohybuje v rozmezí 15...25% v závislosti na zatěžovacím proudu a kvalitě zenerovy diody VD3.

Možnost alternativního zařízení

Obvod lepšího (a složitějšího) převodníku je na Obr. 1.19.

Pro usměrnění vstupního napětí se používá diodový můstek VD1 a kondenzátor C1, odpor R1 musí mít výkon alespoň 0,5 W, jinak může v okamžiku zapnutí při nabíjení kondenzátoru C1 vyhořet. Kapacita kondenzátoru C1 v mikrofaradech se musí rovnat výkonu zařízení ve wattech.

Samotný převodník je sestaven podle již známého obvodu pomocí tranzistoru VT1. Obvod emitoru obsahuje proudový snímač na rezistoru R4 -

Rýže. 1.19. Elektrický obvod složitějšího měniče

jakmile se proud protékající tranzistorem stane tak velký, že úbytek napětí na rezistoru překročí 1,5 V (s odporem uvedeným na diagramu 75 mA), tranzistor VT2 se mírně otevře přes diodu VD3 a omezí proud báze tranzistoru VT1 aby jeho kolektorový proud nepřesáhl výše uvedených 75 mA. Navzdory své jednoduchosti je tento ochranný obvod poměrně účinný a převodník se ukazuje jako téměř věčný i při zkratech v zátěži.

K ochraně tranzistoru VT1 před emisemi samoindukčního EMF. do obvodu byl přidán vyhlazovací řetěz VD4-C5-R6. Dioda VD4 musí být vysokofrekvenční - ideálně BYV26C, trochu horší - UF4004...UF4007 nebo 1N4936, 1N4937. Pokud takové diody neexistují, je lepší řetěz vůbec neinstalovat!

Kondenzátor C5 může být jakýkoliv, ale musí vydržet napětí 250...350 V. Takový řetěz lze instalovat do všech podobných obvodů (pokud tam není), včetně obvodu na Obr. 1.18 - znatelně sníží zahřívání pouzdra spínacího tranzistoru a výrazně „prodlouží životnost“ celého převodníku.

Výstupní napětí je stabilizováno pomocí zenerovy diody DA1 umístěné na výstupu zařízení, galvanické oddělení zajišťuje optočlen VOl. Mikroobvod TL431 lze nahradit libovolnou nízkopříkonovou zenerovou diodou, výstupní napětí se rovná jejímu stabilizačnímu napětí plus 1,5 V (úbytek napětí na optočlenu LED VOl); Pro ochranu LED před přetížením je přidán malý odporový rezistor R8. Jakmile se výstupní napětí mírně zvýší, než se očekávalo, proud bude protékat zenerovou diodou, optočlen LED VOl začne svítit, jeho fototranzistor se mírně otevře, kladné napětí z kondenzátoru C4 mírně otevře tranzistor VT2, což sníží amplituda kolektorového proudu tranzistoru VT1. Nestabilita výstupního napětí tohoto obvodu je menší než u předchozího a nepřesahuje 10...20% také díky kondenzátoru C1 není na výstupu převodníku prakticky žádné 50Hz pozadí.

V těchto obvodech je lepší použít průmyslový transformátor, z jakéhokoli podobného zařízení. Můžete si ho ale navinout sami - pro výstupní výkon 5 W (1 A, 5 V) by primární vinutí mělo obsahovat přibližně 300 závitů drátu o průměru 0,15 mm, vinutí II - 30 závitů stejného drátu, vinutí III - 20 závitů drátu o průměru 0,65 mm. Vinutí III musí být velmi dobře izolováno od prvních dvou, je vhodné jej navinout v samostatné sekci (pokud existuje). Jádro je standardní pro takové transformátory, s dielektrickou mezerou 0,1 mm. V extrémních případech můžete použít kroužek s vnějším průměrem přibližně 20 mm.

Obvod pulzního stabilizátoru není o mnoho složitější než transformátorový, ale je obtížnější jej nakonfigurovat. Proto pro nedostatečně zkušené radioamatéry, kteří neznají pravidla práce s vysokým napětím (zejména nikdy nepracujte sami a nikdy nenastavujte zapnutý přístroj oběma rukama - pouze jednou!), nedoporučuji toto schéma opakovat.

Schematický diagram

Na Obr. 1. Je představen elektrický obvod pulzního stabilizátoru napětí pro nabíjení mobilních telefonů (nabíječka telefonů).

Rýže. 1. Elektrický obvod pulzního stabilizátoru napětí pro nabíjení mobilních telefonů.

Obvod je blokovací oscilátor implementovaný na tranzistoru VT1 a transformátoru T1. Diodový můstek VD1 usměrňuje střídavé síťové napětí, rezistor R1 omezuje proudový impuls při zapnutí a zároveň slouží jako pojistka. Kondenzátor C1 je volitelný, ale díky němu blokovací generátor pracuje stabilněji a zahřívání tranzistoru VT1 je o něco menší (než bez C1).

Na horní (podle schématu) svorce vinutí II je malé kladné napětí, přes vybitý kondenzátor C2 otevře tranzistor ještě silněji, proud ve vinutí transformátoru se zvýší a v důsledku toho se tranzistor úplně otevře, do stavu nasycení.

Začíná se uzavírat, amplituda napětí ve vinutí se ještě více snižuje a mění polaritu na zápornou. Poté se tranzistor úplně vypne. Napětí na jeho kolektoru se zvyšuje a několikanásobně převyšuje napájecí napětí (indukční ráz), avšak díky řetězu R5, C5, VD4 je omezeno na bezpečnou úroveň 400...450 V.

Díky prvkům R5, C5 není generování zcela neutralizováno a po nějaké době se opět změní polarita napětí ve vinutí (podle principu činnosti typického oscilačního obvodu). Tranzistor se začne znovu otevírat. Toto pokračuje donekonečna v cyklickém režimu.

Zbývající prvky vysokonapěťové části obvodu sestavují regulátor napětí a jednotku pro ochranu tranzistoru VT1 před nadproudem. Rezistor R4 v uvažovaném obvodu funguje jako proudový snímač. Jakmile úbytek napětí na něm překročí 1...1,5 V, tranzistor VT2 otevře a sepne bázi tranzistoru VT1 ke společnému vodiči (násilně ji uzavře). Kondenzátor SZ urychluje reakci VT2. Dioda VD3 je nezbytná pro normální činnost stabilizátoru napětí.

Stabilizátor napětí je sestaven na jednom čipu - nastavitelné zenerově diodě DA1.

Pro galvanické oddělení výstupního napětí od napětí sítě je použit optočlen VO1. Pracovní napětí pro tranzistorovou část optočlenu je odebíráno z vinutí II transformátoru T1 a vyhlazeno kondenzátorem C4.

Jakmile napětí na výstupu zařízení překročí jmenovité napětí, zenerovou diodou DA1 začne protékat proud, rozsvítí se LED optočlenu, sníží se odpor kolektor-emitor fototranzistoru VO1.2, tranzistor VT2 se mírně otevře a sníží amplitudu napětí na základně VT1.

Otevře se slabší a napětí na vinutí transformátoru se sníží. Pokud je výstupní napětí naopak nižší než jmenovité napětí, fototranzistor se zcela uzavře a tranzistor VT1 se „houpe“ v plné síle. Pro ochranu zenerovy diody a LED před nadproudem je vhodné s nimi zapojit do série rezistor s odporem 100...330 Ohmů.

Nastavení

V první fázi se doporučuje poprvé připojit zařízení k síti přes 25W, 220V lampu a bez kondenzátoru C1. Jezdec rezistoru R6 je nastaven do spodní (podle schématu) polohy. Zařízení se okamžitě zapne a vypne, poté se co nejrychleji změří napětí na kondenzátorech C4 a C6.

Pokud je na nich malé napětí (podle polarity!), generátor se spustil, pokud ne, generátor nefunguje, musíte hledat chyby na desce a instalaci. Dále je vhodné zkontrolovat tranzistor VT1 a odpory R1, R4.

Pokud je vše v pořádku a nejsou žádné chyby, ale generátor se nespustí, prohoďte svorky vinutí II (nebo I, ale ne obojí najednou!) a znovu zkontrolujte funkčnost.

Druhá fáze: zapněte zařízení a ovládejte prstem (ne kovovou podložkou chladiče) ohřev tranzistoru VT1, neměl by se zahřívat, 25W žárovka by se neměla rozsvítit (úbytek napětí na něm by měl nepřekročí několik voltů).

Na výstup zařízení zapojte malou nízkonapěťovou žárovku, např. dimenzovanou na napětí 13,5 V. Pokud nesvítí, prohoďte svorky vinutí III.

A úplně na závěr, pokud vše funguje dobře, zkontrolujte funkčnost regulátoru napětí otáčením jezdce trimovacího rezistoru R6. Poté můžete zapájet kondenzátor C1 a zapnout zařízení bez lampy omezující proud.

Minimální výstupní napětí je asi 3 V (minimální úbytek napětí na pinech DA1 přesahuje 1,25 V, na pinech LED - 1,5 V).

Pokud potřebujete nižší napětí, vyměňte zenerovu diodu DA1 za rezistor s odporem 100...680 0m. Další krok nastavení vyžaduje nastavení výstupního napětí zařízení na 3,9...4,0 V (pro lithiovou baterii). Toto zařízení nabíjí baterii exponenciálně klesajícím proudem (od cca 0,5 A na začátku nabíjení po nulu na konci (pro lithiovou baterii s kapacitou cca 1 A/h je to přijatelné)). Během pár hodin nabíjecího režimu získá baterie až 80 % své kapacity.

Detaily a design

Speciálním designovým prvkem je transformátor.

Transformátor v tomto obvodu lze použít pouze s děleným feritovým jádrem. Pracovní frekvence měniče je poměrně vysoká, takže pro transformátorové železo je zapotřebí pouze ferit. A samotný převodník je jednocyklový, s konstantní magnetizací, takže jádro musí být rozdělené, s dielektrickou mezerou (mezi jeho polovinami jsou položeny jedna nebo dvě vrstvy tenkého transformátorového papíru).

Nejlepší je vzít transformátor z nepotřebného nebo vadného podobného zařízení. V extrémních případech můžete navinout sami: průřez jádra 3...5 mm2, vinutí I - 450 závitů drátem o průměru 0,1 mm, vinutí II - 20 závitů stejným drátem, vinutí III - 15 závity drátem o průměru 0,6... ,0,8 mm (pro výstupní napětí 4...5 V). Při navíjení je nutné důsledné dodržení směru navíjení, jinak bude zařízení fungovat špatně nebo nebude fungovat vůbec (budete muset vynaložit úsilí při nastavování - viz výše). Začátek každého vinutí (ve schématu) je nahoře.

Tranzistor VT1 - libovolný výkon 1 W a více, kolektorový proud alespoň 0,1 A, napětí alespoň 400 V. Proudové zesílení h21e musí být větší než 30. Ideální jsou tranzistory MJE13003, KSE13003 a všechny ostatní typ 13003 jakékoliv firmy . Jako poslední možnost se používají domácí tranzistory KT940, KT969.

Bohužel tyto tranzistory jsou dimenzovány na maximální napětí 300 V a při sebemenším zvýšení síťového napětí nad 220 V prorazí. Navíc se obávají přehřátí, to znamená, že je třeba je instalovat na chladič. U tranzistorů KSE13003 a MJE13003 není chladič potřeba (ve většině případů je pinout stejný jako u domácích tranzistorů KT817).

Diodový můstek VD1 musí být navržen pro proud 1 A, ačkoli proud spotřebovaný obvodem nepřesahuje stovky miliampérů - protože při zapnutí dochází k poměrně silnému proudovému rázu a není možné zvýšit odpor odpor R1, abyste omezili amplitudu tohoto přepětí - bude velmi horký.

Místo můstku VD1 můžete nainstalovat 4 diody typu 1N4004...4007 nebo KD221 s libovolným písmenným indexem. Stabilizátor DA1 a rezistor R6 lze nahradit zenerovou diodou, napětí na výstupu obvodu bude o 1,5 V větší než stabilizační napětí zenerovy diody.

"Společný" vodič je na obrázku znázorněn pouze pro grafické účely a neměl by být uzemněn a/nebo připojen k šasi zařízení. Vysokonapěťová část zařízení musí být dobře izolována.

Prvky zařízení jsou osazeny na desce z fóliového sklolaminátu v plastovém (dielektrickém) pouzdře, ve kterém jsou vyvrtány dva otvory pro indikační LED. Dobrou variantou (autorem použitou) je provedení desky přístroje v pouzdře vyrobeném z použité baterie A3336 (bez snižovacího transformátoru).

Literatura: Andrey Kashkarov - Elektronické domácí výrobky.

Obvod spínacího stabilizátoru není o moc složitější než obvyklý obvod používaný v transformátorových zdrojích, ale je obtížnější konfigurovat.

Proto pro nedostatečně zkušené radioamatéry, kteří neznají pravidla práce s vysokým napětím (zejména nikdy nepracujte sami a nikdy nenastavujte zapnutý přístroj oběma rukama - pouze jednou!), nedoporučuji toto schéma opakovat.

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje elektrický obvod pulzního stabilizátoru napětí pro nabíjení mobilních telefonů.

Rýže. 1 Elektrický obvod pulzního stabilizátoru napětí

Po zapnutí napájení se tranzistor VT1 mírně otevře přes odpor R2 a vinutím I transformátoru T1 začne protékat malý proud. Díky indukční vazbě začne proud protékat i zbývajícími vinutími. Na horní (podle schématu) svorce vinutí II je malé kladné napětí, přes vybitý kondenzátor C2 otevře tranzistor ještě silněji, proud ve vinutí transformátoru se zvýší a v důsledku toho se tranzistor úplně otevře, do stavu nasycení.

Po nějaké době se proud ve vinutí přestane zvyšovat a začne klesat (tranzistor VT1 je po celou dobu zcela otevřený). Napětí na vinutí II klesá a přes kondenzátor C2 klesá napětí na bázi tranzistoru VT1. Začíná se uzavírat, amplituda napětí ve vinutí se ještě více snižuje a mění polaritu na zápornou.

Poté se tranzistor úplně vypne. Napětí na jeho kolektoru se zvyšuje a několikanásobně převyšuje napájecí napětí (indukční ráz), avšak díky řetězu R5, C5, VD4 je omezeno na bezpečnou úroveň 400...450 V. prvky R5, C5, generace není zcela neutralizována a po určitou dobu se opět změní polarita napětí ve vinutí (podle principu činnosti typického oscilačního obvodu). Tranzistor se začne znovu otevírat. Toto pokračuje donekonečna v cyklickém režimu.

Stabilizátor napětí je sestaven na jednom čipu - nastavitelné zenerově diodě DA1.

Pro galvanické oddělení výstupního napětí od síťového napětí je použit optočlen VOL Provozní napětí pro tranzistorovou část optočlenu je odebíráno z vinutí II transformátoru T1 a vyhlazeno kondenzátorem C4. Jakmile napětí na výstupu zařízení překročí nominální hodnotu, zenerovou diodou DA1 začne protékat proud, rozsvítí se LED optočlenu, sníží se odpor kolektor-emitor fototranzistoru VOL2, tranzistor VT2 se rozsvítí mírně otevřete a snižte amplitudu napětí na základně VT1.

Otevře se slabší a napětí na vinutí transformátoru se sníží. Pokud je výstupní napětí naopak nižší než jmenovité napětí, fototranzistor se zcela uzavře a tranzistor VT1 se „houpe“ v plné síle. Pro ochranu zenerovy diody a LED před proudovým přetížením je vhodné zařadit s nimi do série rezistor s odporem 100...330 Ohmů.

Nastavení
První fáze: doporučuje se poprvé připojit zařízení k síti přes 25 W, 220 V lampu a bez kondenzátoru C1. Jezdec rezistoru R6 je nastaven do spodní (podle schématu) polohy. Zařízení se okamžitě zapne a vypne, poté se co nejrychleji změří napětí na kondenzátorech C4 a Sb. Pokud je na nich malé napětí (podle polarity!), Generátor se spustil, pokud ne, generátor nefunguje, musíte hledat chyby na desce a instalaci. Dále je vhodné zkontrolovat tranzistor VT1 a odpory R1, R4.

Pokud je vše v pořádku a nejsou žádné chyby, ale generátor se nespustí, prohoďte svorky vinutí II (nebo I, ale ne obojí najednou!) a znovu zkontrolujte funkčnost.

Druhá fáze: zapněte zařízení a ovládejte prstem (ne kovovou podložkou chladiče) zahřívání tranzistoru VTI, neměl by se zahřívat, žárovka 25 W by se neměla rozsvítit (úbytek napětí na něm nesmí překročit několik voltů).

Na výstup zařízení zapojte malou nízkonapěťovou žárovku, např. dimenzovanou na napětí 13,5 V. Pokud nesvítí, prohoďte svorky vinutí III.

Minimální výstupní napětí je asi 3 V (minimální úbytek napětí na pinech DA1 přesahuje 1,25 V, na pinech LED - 1,5 V).
Pokud potřebujete nižší napětí, vyměňte zenerovu diodu DA1 za rezistor s odporem 100...680 Ohmů. Další krok nastavení vyžaduje nastavení výstupního napětí zařízení na 3,9...4,0 V (pro lithiovou baterii). Toto zařízení nabíjí baterii exponenciálně klesajícím proudem (od cca 0,5 A na začátku nabíjení po nulu na konci (pro lithiovou baterii s kapacitou cca 1 A/h je to přijatelné)). Během pár hodin nabíjecího režimu získá baterie až 80 % své kapacity.

O podrobnostech
Speciálním designovým prvkem je transformátor.
Transformátor v tomto obvodu lze použít pouze s děleným feritovým jádrem. Pracovní frekvence měniče je poměrně vysoká, takže pro transformátorové železo je zapotřebí pouze ferit. A samotný převodník je jednocyklový, s konstantní magnetizací, takže jádro musí být rozdělené, s dielektrickou mezerou (mezi jeho polovinami jsou položeny jedna nebo dvě vrstvy tenkého transformátorového papíru).

Nejlepší je vzít transformátor z nepotřebného nebo vadného podobného zařízení. V extrémních případech můžete navinout sami: průřez jádra 3...5 mm2, vinutí I-450 závitů drátem o průměru 0,1 mm, vinutí II-20 závitů stejným drátem, vinutí III-15 závity drátem o průměru 0,6... .0,8 mm (pro výstupní napětí 4...5 V). Při navíjení je nutné důsledné dodržení směru navíjení, jinak bude zařízení fungovat špatně nebo nebude fungovat vůbec (budete muset vynaložit úsilí při nastavování - viz výše). Začátek každého vinutí (ve schématu) je nahoře.

Tranzistor VT1 - libovolný výkon 1 W a více, kolektorový proud minimálně 0,1 A, napětí minimálně 400 V. Proudové zesílení b2b musí být větší než 30. Ideální jsou tranzistory MJE13003, KSE13003 a všechny ostatní typ 13003 jakékoliv firmy. Jako poslední možnost se používají domácí tranzistory KT940, KT969. Bohužel tyto tranzistory jsou dimenzovány na maximální napětí 300 V a při sebemenším zvýšení síťového napětí nad 220 V prorazí. Navíc se obávají přehřátí, to znamená, že je třeba je instalovat na chladič. U tranzistorů KSE13003 a MGS13003 není chladič potřeba (ve většině případů je pinout stejný jako u domácích tranzistorů KT817).

Tranzistor VT2 může být jakýkoli nízkoenergetický křemík, napětí na něm by nemělo přesáhnout 3 V; totéž platí pro diody VD2, VD3. Kondenzátor C5 a dioda VD4 musí být dimenzovány na napětí 400...600 V, dioda VD5 musí být dimenzována na maximální zatěžovací proud. Diodový můstek VD1 musí být navržen pro proud 1 A, ačkoli proud spotřebovaný obvodem nepřesahuje stovky miliampérů - protože při zapnutí dochází k poměrně silnému proudovému rázu a není možné zvýšit odpor odpor Ш, abyste omezili amplitudu tohoto přepětí - bude velmi horký.

Výzdoba
Prvky zařízení jsou osazeny na desce z fóliového sklolaminátu v plastovém (dielektrickém) pouzdře, ve kterém jsou vyvrtány dva otvory pro indikační LED. Dobrou variantou (autorem použitou) je provedení desky přístroje v pouzdře vyrobeném z použité baterie A3336 (bez snižovacího transformátoru).

Energeticky úsporné žárovky jsou široce používány v každodenním životě a ve výrobě se časem stávají nepoužitelnými, ale mnoho z nich lze po jednoduchých opravách obnovit. Pokud samotná lampa selže, můžete z elektronické „náplně“ vytvořit poměrně výkonný napájecí zdroj pro jakékoli požadované napětí.

Jak vypadá napájení z energeticky úsporné žárovky?

V každodenním životě často potřebujete kompaktní, ale zároveň výkonný nízkonapěťový zdroj, který si můžete vyrobit pomocí neúspěšné energeticky úsporné žárovky. V lampách lampy nejčastěji selhávají, ale napájecí zdroj zůstává v provozuschopném stavu.

Abyste mohli vytvořit zdroj napájení, musíte pochopit princip fungování elektroniky obsažené v energeticky úsporné žárovce.

Výhody spínaných zdrojů

V posledních letech je zřetelná tendence odklonu od klasických transformátorových zdrojů ke spínacím. To je způsobeno především hlavními nevýhodami transformátorových zdrojů, jako je velká hmotnost, malá přetížitelnost a nízká účinnost.

Odstranění těchto nedostatků ve spínaných zdrojích, stejně jako vývoj základny prvků, umožnilo široké použití těchto napájecích jednotek pro zařízení s výkonem od několika wattů až po mnoho kilowattů.

Schéma napájení

Princip činnosti spínaného zdroje v energeticky úsporné žárovce je přesně stejný jako v jakémkoli jiném zařízení, například v počítači nebo televizi.

Obecně lze provoz spínaného zdroje popsat následovně:

Střídavý síťový proud se beze změny jeho napětí přemění na stejnosměrný, tzn. 220 V.
Pulsně-šířkový měnič pomocí tranzistorů převádí stejnosměrné napětí na obdélníkové impulsy s frekvencí 20 až 40 kHz (v závislosti na modelu lampy).
Toto napětí je přiváděno do lampy přes induktor.

Podívejme se podrobněji na obvod a provozní postup zdroje spínací lampy (obrázek níže).

Elektronický předřadník pro energeticky úspornou žárovku

Síťové napětí je přiváděno do můstkového usměrňovače (VD1-VD4) přes omezovací rezistor R 0 malého odporu, následně je usměrněné napětí vyhlazováno na vysokonapěťovém filtračním kondenzátoru (C 0) a přes vyhlazovací filtr (L0) je dodáván do tranzistorového měniče.

Tranzistorový měnič se spustí v okamžiku, kdy napětí na kondenzátoru C1 překročí prahovou hodnotu otevření dinistoru VD2. Tím se spustí generátor na tranzistorech VT1 a VT2, což má za následek samogenerování na frekvenci asi 20 kHz.

Další obvodové prvky jako R2, C8 a C11 hrají podpůrnou roli a usnadňují spuštění generátoru. Rezistory R7 a R8 zvyšují uzavírací rychlost tranzistorů.

A rezistory R5 a R6 slouží jako omezující v základních obvodech tranzistorů, R3 a R4 je chrání před saturací a v případě poruchy plní roli pojistek.

Diody VD7, VD6 jsou ochranné, ačkoli mnoho tranzistorů navržených pro provoz v takových zařízeních má takové diody vestavěné.

TV1 je transformátor, jehož vinutí TV1-1 a TV1-2 je zpětnovazební napětí z výstupu generátoru přiváděno do základních obvodů tranzistorů, čímž se vytvářejí podmínky pro provoz generátoru.

Na výše uvedeném obrázku jsou červeně zvýrazněny části, které je nutné odstranit při předělání bloku, body A–A` musí být spojeny propojkou.

Úprava bloku

Než začnete předělávat zdroj, měli byste se rozhodnout, jaký aktuální výkon potřebujete na výstupu, bude na tom záviset hloubka modernizace. Takže pokud je vyžadován výkon 20-30 W, pak bude změna minimální a nebude vyžadovat velký zásah do stávajícího obvodu. Pokud potřebujete získat výkon 50 wattů nebo více, bude vyžadován důkladnější upgrade.

Je třeba mít na paměti, že na výstupu napájecího zdroje bude stejnosměrné napětí, nikoli střídavé. Z takového zdroje není možné získat střídavé napětí o frekvenci 50 Hz.

Určování síly

Výkon lze vypočítat pomocí vzorce:

P – výkon, W;

I – síla proudu, A;

U – napětí, V.

Vezměme například napájecí zdroj s následujícími parametry: napětí – 12 V, proud – 2 A, pak bude výkon:

S ohledem na přetížení lze akceptovat 24-26 W, takže výroba takové jednotky bude vyžadovat minimální zásah do obvodu 25W úsporné žárovky.

Nové díly

Přidání nových dílů do schématu

Přidané detaily jsou zvýrazněny červeně, jsou to:

diodový můstek VD14-VD17;
dva kondenzátory C 9, C 10;
přídavné vinutí umístěné na předřadné tlumivce L5, počet závitů se volí experimentálně.

Přidané vinutí k induktoru hraje další důležitou roli jako izolační transformátor, který chrání před síťovým napětím, které dosáhne výstupu napájecího zdroje.

Chcete-li určit požadovaný počet závitů v přidaném vinutí, měli byste provést následující:

na induktor je navinuto dočasné vinutí, přibližně 10 závitů libovolného drátu;
připojen k zatěžovacímu odporu o výkonu nejméně 30 W a odporu přibližně 5-6 Ohmů;
připojte se k síti, změřte napětí na odporu zátěže;
vydělte výslednou hodnotu počtem závitů, abyste zjistili, kolik voltů je na 1 závit;
vypočítat požadovaný počet závitů pro trvalé vinutí.

Podrobnější výpočet je uveden níže.

Otestujte aktivaci přeměněného napájecího zdroje

Poté je snadné vypočítat požadovaný počet otáček. Za tímto účelem se napětí, které se plánuje získat z tohoto bloku, vydělí napětím jedné otáčky, získá se počet závitů a k výsledku získanému v rezervě se přidá přibližně 5-10%.

W=U out /U vit, kde

W – počet otáček;

U out – požadované výstupní napětí zdroje;

U vit – napětí na otáčku.

Navinutí přídavného vinutí na standardní tlumivku

Původní vinutí induktoru je pod síťovým napětím! Při navíjení přídavného vinutí na něj je nutné zajistit izolaci mezi vinutími, zejména pokud je navinut drát typu PEL, v smaltované izolaci. Pro izolaci mezi vinutími lze k utěsnění závitových spojů použít polytetrafluoretylenovou pásku, kterou používají klempíři její tloušťka je pouze 0,2 mm.

Výkon v takovém bloku je omezen celkovým výkonem použitého transformátoru a přípustným proudem tranzistorů.

Vysoký napájecí zdroj

To bude vyžadovat složitější upgrade:

přídavný transformátor na feritovém kroužku;
výměna tranzistorů;
instalace tranzistorů na radiátory;
zvýšení kapacity některých kondenzátorů.

V důsledku této modernizace je získán napájecí zdroj o výkonu až 100 W s výstupním napětím 12 V. Je schopen poskytnout proud 8-9 ampér. To stačí k napájení například středně výkonného šroubováku.

Schéma modernizovaného napájecího zdroje je znázorněno na obrázku níže.

100W napájecí zdroj

Jak je vidět na schématu, rezistor R0 byl vyměněn za výkonnější (3W), jeho odpor byl snížen na 5 Ohmů. Může být nahrazen dvěma 2-wattovými 10 ohmovými, které jsou zapojeny paralelně. Dále C 0 - jeho kapacita je zvýšena na 100 μF, s provozním napětím 350 V. Pokud je nežádoucí zvětšit rozměry napájecího zdroje, můžete najít miniaturní kondenzátor takové kapacity, zejména může to vzít z namířeného fotoaparátu.

Pro zajištění spolehlivého provozu jednotky je užitečné mírně snížit hodnoty rezistorů R 5 a R 6 na 18–15 Ohmů a také zvýšit výkon rezistorů R 7, R 8 a R 3, R 4 . Pokud se ukáže, že generovací frekvence je nízká, pak by měly být zvýšeny hodnoty kondenzátorů C 3 a C 4 – 68n.

Nejobtížnější částí může být výroba transformátoru. K tomuto účelu se v pulzních blocích nejčastěji používají feritové kroužky odpovídající velikosti a magnetické permeability.

Výpočet takových transformátorů je poměrně komplikovaný, ale na internetu je mnoho programů, se kterými je to velmi snadné, například „Program pro výpočet pulzního transformátoru Lite-CalcIT“.

Jak vypadá pulzní transformátor?

Výpočet provedený pomocí tohoto programu poskytl následující výsledky:

Pro jádro je použit feritový kroužek, jeho vnější průměr je 40, jeho vnitřní průměr je 22 a jeho tloušťka je 20 mm. Primární vinutí s drátem PEL - 0,85 mm 2 má 63 závitů a dvě sekundární vinutí se stejným drátem mají 12.

Sekundární vinutí musí být navinuto do dvou vodičů najednou a je vhodné je nejprve mírně zkroutit dohromady po celé délce, protože tyto transformátory jsou velmi citlivé na asymetrii vinutí. Pokud tato podmínka není splněna, pak se budou diody VD14 a VD15 zahřívat nerovnoměrně a tím se ještě zvýší asymetrie, která je v konečném důsledku poškodí.

Ale takové transformátory snadno odpouštějí významné chyby při výpočtu počtu závitů, až 30%.

Protože tento obvod byl původně navržen pro práci s 20 W lampou, byly nainstalovány tranzistory 13003 Na obrázku níže je pozice (1) tranzistory středního výkonu, měly by být nahrazeny výkonnějšími, například 13007, jako v pozici (2). Mohou být instalovány na kovovou desku (radiátor) o ploše asi 30 cm2.

Soud

Zkušební provoz by měl být proveden v souladu s určitými opatřeními, aby nedošlo k poškození napájecího zdroje:

První zkušební provoz by měl být proveden s použitím 100W žárovky, aby se omezil proud do napájecího zdroje.
Na výstup nezapomeňte připojit zatěžovací rezistor 3-4 Ohm s výkonem 50-60 W.
Pokud vše proběhlo podle očekávání, nechte 5-10 minut běžet, vypněte a zkontrolujte stupeň zahřátí transformátoru, tranzistorů a usměrňovacích diod.

Pokud během procesu výměny dílů nedošlo k žádným chybám, měl by napájecí zdroj fungovat bez problémů.

Pokud zkušební provoz ukáže, že jednotka funguje, nezbývá než ji otestovat v režimu plné zátěže. Chcete-li to provést, snižte odpor zatěžovacího odporu na 1,2-2 Ohmy a připojte jej přímo k síti bez žárovky po dobu 1-2 minut. Poté vypněte a zkontrolujte teplotu tranzistorů: pokud překročí 60 0 C, budou muset být instalovány na radiátory.

Jako radiátor můžete použít buď tovární radiátor, což bude nejvhodnější řešení, nebo hliníkovou desku o tloušťce minimálně 4 mm a ploše 30 cm2. Pod tranzistory je nutné umístit slídové těsnění, musí být připevněny k radiátoru pomocí šroubů s izolačními pouzdry a podložkami.

Blok lampy. Video

Video níže ukazuje, jak vyrobit spínaný zdroj z ekonomické lampy.

Spínací zdroj z předřadníku energeticky úsporné žárovky si můžete vyrobit sami, s minimálními dovednostmi při práci s páječkou.

T tranzistory, křemíkové n-p-n struktury, vysokonapěťové zesilovače.

Výroba tranzistorů 13001 je lokalizována v jihovýchodní Asii a Indii. Používají se v nízkopříkonových spínaných zdrojích, nabíječkách pro různé mobilní telefony, tablety atd. Pozornost! S blízkými (téměř identickými) obecnými parametry různých výrobců tranzistory 13001 can.

se liší umístěním kolíků
K dispozici v plastových pouzdrech TO-92 s pružnými přívody a TO-126 s pevnými přívody. Typ zařízení je vyznačen na krytu.

Níže uvedený obrázek ukazuje piny MJE13001 a 13001 od různých výrobců s různými pouzdry.

Nejdůležitější parametry. Součinitel aktuálního převodu 10 13001 může mít od 70 před
, v závislosti na písmenu. 10 13001 může mít od 15 .
Pro MJE13001A - od 15 13001 může mít od 20 .
Pro MJE13001B - od 20 13001 může mít od 25 .
Pro MJE13001C - od 25 13001 může mít od 30 .
Pro MJE13001D - od 30 13001 může mít od 35 .
Pro MJE13001E - od 35 13001 může mít od 40 .
Pro MJE13001F - od 40 13001 může mít od 45 .
Pro MJE13001G - od 45 13001 může mít od 50 .
Pro MJE13001H - od 50 13001 může mít od 55 .
Pro MJE13001I - od 55 13001 může mít od 60 .
Pro MJE13001J - od 60 13001 může mít od 65 .
Pro MJE13001K - od 65 13001 může mít od 70 .

Pro MJE13001L - od - 8 Aktuální limitní frekvence vysílání

MHz. - 400 Maximální napětí kolektor - emitor

PROTI. - 200 Maximální kolektorový proud (konstantní)

mA. Saturační napětí kolektor-emitor 0,5 při kolektorovém proudu 50mA, základně 10mA -

PROTI. Saturační napětí báze-emitor 1,2 s kolektorovým proudem 50mA, základním proudem 10mA - ne vyšší

PROTI. Ztráta výkonu kolektoru 0.75 - v krytu TO-92 - 1.2 W, v krytu TO-126 -

W bez radiátoru.

Nabíječka založená na obvodu tranzistoru 13003. Čínské pulzní adaptéry - napájecí zdroje