Блок питания из эпра 2х36 своими руками

Блок питания из ЭПРА — полезное и очень важное устройство в радиолюбительской практике. Сейчас можно приобрести блок питания любой мощности (в пределах разумного), размера и цены, но иногда они значительным образом уступают самодельным блокам питания. В этой статье мы рассмотрим вариант изготовления самодельного блока питания из ЭПРА (балласта для энергосберегательной лампы).

Существует немало конструкций с применением ЭПРА. Конструкция такого блока достаточно проста, цена не превышает 2-2,5 американских долларов. Это импульсный блок питания, предназначенный для повышения сетевых 220 Вольт до более высокого номинала, который питает энергосберегающую лампочку. Схема балласта достаточно проста, из себя представляет повышающий преобразователь (чаще всего двухтактный).

Блок питания из ЭПРА — схема

В качестве силовых ключей используются импортные транзисторы MJE13003, MJE13007, в редких случаях MJE13009 и их аналоги. Транзисторы можно сказать,что создавались специально для работы в сетевых ИБП. Аналогичные транзисторы используются и в компьютерных блоках питания. Итак, для начала хочу представить основные достоинства такого блока питания.

1. Компактные размеры и легкий вес
   
2. Малые затраты и низкая стоимость
   
3. Надежность работы

Это лишь основные достоинства нашего самодельного блока, но у него есть и другие (скрытые) достоинства. Некоторые ИБП работают только под определенной нагрузкой, иными словами блок питания не сможет работать в холостую или с маломощной нагрузкой. Таким свойством обладают достаточно популярные ЭТ (электронные трансформаторы), которые предназначены для питания галогенных ламп с мощностью 12 вольт. Наш блок питания включается при подачи сетевого напряжения, способен питать нагрузки с мощностью от долей ватта (светодиоды и т.п.) до 40-50 ватт. Такой блок может использоваться в качестве лабораторного блока питания для начинающего радиолюбителя.

Блок питания не боится коротких замыканий на выходе (взамен электронный трансформатор выходит из строя после секундного КЗ), обладает высокой стабильностью работы и может работать в течении очень долгого времени без выключения. Суть переделки балласта заключается в ее доработке. Нам нужно мотать импульсный трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку от сети 220 вольт и понижает напряжение до нужного нам уровня.

Трансформатор можно мотать практически на любом ферритовом сердечнике (кольца, броневые чашки или Ш-образный сердечник). Сетевая обмотка содержит 130 витков провода 0,3-0,6 мм, понижающая должна содержать 8-9 витков, что соответствует выходному напряжению 12 Вольт.

Напряжение от балласта подается на обмотку трансформатора через конденсатор ( напряжение конденсатора подобрать в пределах 1000-3000 вольт, емкость 3300-6600 пкФ). Вторичную обмотку трансформатора желательно мотать несколькими жилами тонкого провода (4 жилы провода 0,5мм), на выходе получается порядка 3,5-4 Ампер. Возможно также применение готовых трансформаторов из ЭТ с мощностью 50-150 ватт.

Для выпрямления напряжения следует использовать мощные импульсные диоды или диодные сборки от компьютерных блоков питания. Из отечественного интерьера можно использовать КД213. При подборе диодов для блока питания из ЭПРА следите, чтобы максимально допустимый ток диода был в районе 8-12 Ампер, сам диод должен работать на частотах 100-150 кГц.

Очень часто причиной поломки электроприбора становится неисправность аккумулятора. Вследствие этого нужен ремонт или же покупка нового оборудования. Но можно избежать больших затрат, сделав блок питания из энергосберегающей лампы своими руками. Все необходимые детали можно взять из обычной люминесцентной лампы, стоимость которой невелика.

Балласт люминесцентной лампы

В каждой энергосберегающей лампочке имеется небольшая схема, которая предотвращает мигание во время включения, а также способствует постепенному разогреву спиралей устройства. Её название — электронный балласт. Именно с помощью него газ может испускать свечение (частота 30−100 кГц, а иногда и 105 кГц).

Вследствие того, что устройство может иметь такие высокие показатели частот, коэффициент потребления энергии возрастает до единицы, а это, в свою очередь, делает энергосберегающие лампы экономично выгодными.

Значительным преимуществом таких устройств является отсутствие какого-либо шума во время работы, а также электромагнитного поля, который негативно воздействует на организм человека.

Важную роль в схеме балласта энергосберегающей лампы играет электронный дроссель. Именно он определяет, будет ли устройство загораться сразу же с полной силой или же разогреваться постепенно в течение нескольких минут. Стоит отметить, что производитель никогда на упаковке не указывает время разогрева. Проверить это можно лишь во время эксплуатации устройства.

Те балластные схемы, которые выполняют функцию преобразования напряжения (а таковых большая часть), собираются на полупроводниковых транзисторах. В дорогостоящих устройствах схема более сложная, чем в дешёвых лампочках.

Из сгоревшей энергосберегающей лампы можно сделать заготовки для будущего импульсного блока питания. Также для этого можно взять и работающее устройство.

В составе компактной люминесцентной лампочки (КЛЛ) имеются следующие элементы:

1. Биполярные транзисторы с защитными диодами. Как правило, они выдерживают напряжение в 700 В, а также силу тока до 4 А.
2. Трансформатор импульсного тока.
3. Электронный дроссель.
4. Конденсатор (10/50 В, а также 18В).
5. Двунаправленный триггерный неуправляемый диод (динистор).
6. Очень редко в устройстве содержится униполярный транзистор.

Во время изготовления БП из энергосберегающей лампы своими руками с использованием недешёвых экономок достаточно дополнить источник некоторыми деталями. Также в качестве основы будущего блока можно взять драйвер для светодиодов, которые зачастую устанавливают в фонарики.

Важно отметить, что для выполнения ИБП брать схему, имеющую электролитический конденсатор, не рекомендуется. Это связано с тем, что она в приборе в качестве блока питания прослужит недолго. Также для этой цели не подходят электронные балласты, в составе которых имеются специальные платы небольших размеров.

Особенности импульсного блока питания

ИБП — это инверторная система, в которой входное напряжение выпрямляется, а затем преобразуется в импульсы. Главная особенность ИБП заключается в значительном увеличении частоты тока, передающегося на трансформатор. Также стоит отметить небольшие габариты такого устройства. Ещё одним преимуществом является то, что БП во время работы не имеет никаких потерь энергии, в отличие от линейных, которые теряют значительную часть во время преобразования на трансформатор.

Принцип функционирования импульсного блока питания из энергосберегающей лампы заключается в следующем:

1. Входной выпрямитель, состоящий из диодного моста и конденсатора, превращает переменный ток (входной) в постоянный.
2. Инвертор, в свою очередь, трансформирует постоянный ток в переменный, но частота при этом возрастает с 50 Гц до 10 кГц, что является выше в 200 раз.
3. Такой ток передаётся на трансформатор. Он будет или повышать, или понижать напряжение.
4. Выходной выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, но при этом частота остаётся высокой.

Как правило, в современных схемах используются MOSFET — транзисторы. Их главная особенность — очень быстрая скорость переключения. Соответственно в таких балластах должны быть использованы и быстродействующие диоды. Они размещаются в выходном выпрямителе.

При изготовлении ИБП лучше использовать диоды Шоттки, поскольку они меньше всего теряют энергию во время работы на высокой частоте (в отличие от кремниевых, у которых этот показатель значительно выше).

Если же выходное напряжение очень низкое, тогда функцию выпрямителя может выполнять транзистор. Кроме того, можно вместо этого использовать дроссель. Такие простые преобразователи тока встречаются в схемах энергосберегающих ламп на 20 Вт.

Изготовление ИБП своими руками

Чаще всего во время изготовления импульсного БП требуется незначительно изменять строение дросселя, если для этой цели используется двухтранзисторная схема. Конечно же, некоторые элементы в устройстве нужно будет удалить.

Если же изготавливается БП, который будет иметь мощность 3,7−20 Ватт, в таком случае трансформатор не является основной составляющей. Вместо него лучше всего сделать несколько витков провода, которые закрепляются на магнитопровод. Для этого необязательно избавляться от старой намотки, их можно выполнить поверх.

Рекомендуется для этой цели использовать провод марки МГТФ, имеющий фторопластовую изоляцию. Понадобится небольшое его количество. Несмотря на это обмотка будет полностью покрыта, поскольку большая часть отводится на изоляцию. Из-за этого такие устройства имеют низкие показатели мощности. Для её увеличения требуется использовать трансформатор переменного тока.

Использование трансформатора

Главным преимуществом при изготовлении блока питания своими руками является то, что есть возможность подстраиваться под показатели трансформатора. Кроме этого, не потребуется цепь обратной связи, которая чаще всего является неотъемлемой частью в работе устройства. Даже если во время сборки были сделаны какие-либо ошибки, чаще всего такой блок будет работать.

Для того чтобы сделать собственноручно трансформатор, потребуется иметь дроссель, межобмоточную изоляцию, а также обмотку. Последнюю лучше всего выполнить из лакированного медного провода. Следует не забывать о том, что дроссель будет работать под напряжением.

Обмотку нужно тщательно изолировать даже тогда, когда она имеет заводскую специальную защитную плёнку из синтетического материала. В качестве изоляции можно использовать или электрокартон, или же обычную бумажную ленту, толщина которой должна быть не меньше 0,1 мм. Только после того, как будет сделана изоляция, можно поверх неё наматывать медный провод.

Что касается обмотки, то провод лучше всего выбрать как можно толще, а вот количество необходимых витков можно подобрать исходя из требуемых показателей работы будущего устройства.

Таким образом, можно сделать ИБП, который будет иметь мощность более 20 Вт.

Назначение выпрямителя

Для того чтобы в импульсном блоке не произошло насыщение магнитопровода, требуется использовать только двухполупериодный выходной выпрямитель. В том случае, если трансформатор должен понижать напряжение, рекомендуется использование схемы с нулевой точкой. Чтобы выполнить такую схему, нужно иметь две абсолютно одинаковые вторичные обмотки. Их можно сделать самостоятельно.

Следует учитывать то, что выпрямитель по типу «диодный мост» для этой цели не подходит. Это связано с тем, что значительное количество мощности во время передачи будет теряться, а значение электрического напряжения будет минимальным (менее 12В). Но если делать выпрямитель из специальных импульсных диодов, тогда стоимость такого устройства обойдётся значительно дороже.

Наладка устройства

После того как БП будет собран, требуется проверить его работу на максимальной мощности. Это необходимо для того, чтобы измерить температуру нагревания трансформатора и транзистора, значения которых не должны превышать 65 и 40 градусов соответственно. Чтобы избежать перегрева этих элементов, достаточно увеличить сечение провода обмотки. Также часто помогает изменение мощности магнитопровода в большую сторону (учитывается ЭПР). В том случае, если дроссель был взят из балласта светодиодного фонаря, увеличить сечение не получится. Единственным вариантом будет контролировать нагрузку на прибор.

Подключение к шу

Чтобы установить импульсный блок питания в шуруповёрт, потребуется разобрать электроинструмент. Как правило, его внешняя часть состоит из двух элементов. Следующим этапом требуется найти те провода, с помощью которых двигатель соединяется с аккумулятором. Именно их нужно соединить с блоком питания (самоделкой), используя термоусадочную трубку. Также можно спаять провода. Скручивать их настоятельно не рекомендуется.

Чтобы вывести кабель наружу, потребуется сделать отверстие в корпусе шуруповёрта. Также рекомендуется установить предохранитель, который защитит провод от повреждений у основания. Для этого можно сделать специальную клипсу из тонкой алюминиевой проволоки.

Таким образом, переделка схемы балласта в импульсный блок поможет заменить повреждённый аккумулятор у шуруповёрта. К тому же, если учитывать все нюансы из области экономики во время изготовления, то можно утверждать, что сделать ИБП своими руками выгодно.

Самодельный светодиодный светильник на старом балласте от КЛЛ

На улице лето в самом разгаре, но на блоге СамЭлектрик.ру начинается зимний Конкурс статей! Напоминаю, что Правила Конкурса, все статьи и итоги можно увидеть по этой ссылке. Данный Конкурс ориентировочно будет длиться пол года, голосование и награждение участников – в декабре 2017.

Данная статья целиком посвящена электронике, автор виртуозно обращается с транзисторами, диодами, светодиодами, и делает из них полезные устройства своими руками. В статье автор показывает, как можно легко, своими руками, сделать неплохой светильник, используя старый электронный балласт, выпрямитель на транзисторе, и светодиоды.

Уважаю таких увлеченных профессионалов и желаю успехов в творчестве, а также успешного участия в Конкурсе!

Итак, представляю автора! Это – Алексей Филиппов, г.Львов, Украина. Помогал в написании статьи друг, который творит под ником “Volodymyr Lenin”, вот его канал на Ютубе.

На самом деле, статья настолько обширная, что из неё можно сделать 2 полноценных статьи. Всех, кого заинтересует эта статья, прошу задавать вопросы (в том числе, каверзные) в комментарии. А также – всерьез задуматься, чтобы самому написать статью и прислать её на Конкурс на СамЭлектрик.ру.

Итак, статья Алексея Филиппова.

Эффективный синхронный выпрямитель. Или вторая жизнь электронному хламу

Выпрямление тока при помощи диода и транзистора: преимущества и недостатки.

Речь пойдет о схеме выпрямителя с применением транзисторов с изолированным затвором, англ. сокращённо Mosfet.

В схеме применён самый распространённый Mosfet с индуцированным каналом N-проводимости. Главным преимуществом из за которого широко применяются такие ключи в современных электронных устройствах в схемах питания – это малое сопротивление и падение напряжения в открытом состоянии (не более 0.1 В).

Вот классическая схема включения для проверки и изучения работы транзистора с N-каналом:

Схема включения для проверки транзистора Mosfet

Открытие ключа с N-каналом происходит когда приложить (зарядить затвор) положительное напряжение к затвору (Gate) относительно истока (Source), соответственно чтобы закрыть транзистор, нужно разрядить затвор, то есть потенциал на нём должен быть ниже напряжения открывания перехода. В открытом состоянии ключ проводит ток в обе стороны.

Напоминаю, что схема такого транзистора и цоколевка выводов такая:

Есть особенности, которые нужно учитывать при выпрямлении тока при помощи такого транзистора:

1. наличие паразитного диода между стоком и истоком.
2. затвор имеет емкость, что влияет на скорость срабатывания при повышении частоты.

Возникает вопрос: в чём заключается эффективность выпрямителя на этих транзисторах и зачем все эти сложности? Давно придуманы диоды Шоттки, прямое падение на переходе металл-полупроводник которых в два раза меньше чем на P-N переходе у обычного кремниевого диода, но когда необходимо питание с низким напряжением и большим током потребления, потери КПД даже на диодах Шоттки уже значительные!

Таблица потерь мощности на диодах Шоттки в при работе на разных напряжениях:

В современной компьютерной технике, где напряжения питания процессоров могут быть в пределах 1 В, блок питания всего компьютера делается на более высокое напряжение, при этом не страдает КПД из за потерь на выпрямителе, а уже в самой схеме напряжение блока питания преобразуется импульсными понижающими преобразователями с использованием схем синхронных выпрямителей на Mosfet.

Ниже приведена известная схема блока питания с низким выходным напряжением и с использованием Mosfet в качестве выпрямителя.

Выпрямитель с низким выходным напряжением с использованием Mosfet транзистора

Верхняя обмотка трансформатора – обмотка управления транзистора, нижняя – силовая, количеством её витков определяется выходное напряжение такого выпрямителя, а площадью сечения – ток. Подробности разберём ниже.

Вторая жизнь электронных балластов КЛЛ

Радиолюбители давно широко используют платы сгоревших “экономок” (КЛЛ) со схемой электронного балласта, а также похожих по схеме электронных трансформаторов для питания галогенных ламп в своих проектах. Сейчас это актуально из за перехода на более эффективное освещение на светодиодах, такие электронные трансформаторы и балласты становятся не нужны, а их можно применить как источник питания для других целей после несложной переделки.

Электронный балласт энергосберегающих ламп можно отремонтировать, об этом есть статья Ремонт энергосберегающих ламп.

В схеме стандартного балласта от КЛЛ, переделка состоит в том, чтобы поставить перемычку как показано по схеме:

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Переделка схемы энергосберегающей лампы

По схемам электронных балластов КЛЛ есть отдельная статья, там приведены много вариантов таких схем к лампам различных мощностей и производителей.

Теперь вместо лиминесцентной колбы на выход балласта подключаем высокочастотный выпрямитель, схема которого была показана выше.

Блок питания из электронного балласта люминесцентной лампы

В результате получаем блок питания. Вторичную обмотку наматываем любым обмоточным проводом сложенным в несколько раз, чтобы суммарное сечение было достаточным для выбранного тока, один провод отмечаем (например облуживаем), он будет обмоткой для управления. Мотаем на катушку L 2 по верху существующей обмотки, количество витков подбирается опытным путем, обычно это 1 виток на 1 Вольт.

Обмотку для управления Mosfet нужно правильно сфазировать и напряжение на ней не должно быть более чем указано в спецификации на транзистор, это не менее 3-4 В и не более 10 В. Напряжение управляющей обмотки рассчитывается по количеству витков.

Mosfet взят из старой материнской платы, который стоял в цепи питания процессора, но его можно взять из видеокарты или другой цепи питания платы, или купить.

Транзистор из материнской платы

Любой такой транзистор спокойно работает на токах 10 А и более без существенного нагрева. Для примера: падение напряжения на открытом транзисторе PHB108N при токе 10 А составит всего 0.06 В, выделение тепла 0.6 ватт для постоянного тока, учесть что в нашем случае это импульсы, то нагрев будет ещё меньше.

К сожалению, синхронный выпрямитель по такой схеме годится только для схемы полумостового мультивибратора, где есть трансформатор для положительной обратной связи. Главная проблема – это вовремя открыть ключ и вовремя закрыть, наверно именно поэтому схема называется “синхронный выпрямитель” 🙂

Так как в открытом состоянии ключ проводит ток в обе стороны, настаёт момент, когда ключ еще не закрыт, а ток (напряжение) уже пошёл на спад, происходит разрядка фильтрующего конденсатора обратно на обмотку трансформатора, в таком случае никакого выигрыша в КПД не произойдет, а даже наоборот. Для других блоков питания схема синхронного выпрямителя гораздо сложнее, в них сделаны временные задержки и опережения для корректного управления. Существуют микросхемы “драйверы синхронного выпрямителя”, предназначенные для таких целей, но пока редко встречаются и имеют много деталей обвязки. Очень надеюсь на прогресс и появление специализированных микросхем, где всё в одном, и их просто будет использовать там, где сейчас используются выпрямители на диодах 🙂

Схема полумостового мультивибратора, такая как в электронном балласте, прекрасно работает с данной схемой синхронного выпрямителя.

В теории, в момент переключения транзисторов VT1 и VT2 мультивибратора в токовой обмотке трансформатора TV1 происходит перемагничивание и смена полярности сигнала, эффект от переходного процесса в момент закрытия полевого транзистора выпрямителя совсем не мешает работе мультивибратора, а даже наоборот, сокращает время переключения транзисторов VT1,VT2 в противоположное состояние, а также наводится ток в обмотке управления, тем самым ускоряя закрытие полевого транзистора выпрямителя.

Специально для измерений была сделана ещё одна обмотка на трансформаторе TV1, которая состоит из двух витков провода.

Осциллограммы работы выпрямителя на транзисторе

В начале измерим сигнал при подключенной пассивной нагрузке (резисторе), чтобы знать как работает мультивибратор электронного балласта.

Синий луч осциллографа показывает форму сигнала на этой дополнительной обмотке токового трансформатора TV1, а жёлтый луч показывает сигнал на выходе силового трансформатора, нагрузка в этот момент проволочный резистор 1 Ом.

На картинке ниже форма сигнала с выхода трансформатора уже с подключенным выпрямителем, нагрузкой выхода выпрямителя является тот же резистор 1 Ом. На практике оказалось, обратный ток который возникает в момент, когда Mosfet должен закрываться, очень мал.

Измерения, схема подклчения и осциллограммы

Падение напряжения (синий луч) на транзисторе выпрямителя в момент когда он открыт около 0.05 В. В начале периода в момент открытия транзистора и в момент закрытия-видно переходные процессы в виде острого пика. На резисторе (жёлтый луч) 0.01 Ом датчике тока напряжение 0.07 В, максимальный ток в цепи можно рассчитать- получим 7А.

Большого обратного тока в момент закрытия транзистора не наблюдается из за высокой индуктивности трансформатора и дополнительного фильтра на катушке L, которая сделана из ферритового кольца взятого от трансформатора подобного электронного балласта. Продеваем провод который идет от транзистора на фильтрующий конденсатор через кольцо, получается 0.5 витка.

Преимущества данного схематического решения выпрямителя:

• простота
• доступность
• хороший КПД выпрямителя
• малые размеры

• схема полумостового автогенератора с трансформатором тока в обратной связи рассчитана только для работы под нагрузкой
• отсутствие защиты от короткого замыкания

Применение блока питания на электронном балласте и выпрямителе

Одно из применений – питание светодиодов, где соединение параллельное.

Такое соединение светодиодов упрощает их монтаж и повышает надежность всего светильника. Применение светодиодов в корпусе 5730 (могут быть любые другие) позволяет обойтись без отдельного радиатора, благодаря множеству источников тепловыделения небольшой мощности по большой площади. Тот же принцип охлаждения у светодиодных лент.

Светодиоды в таком включении питаются не совсем по феншую – правильное питание для светодиодов это стабилизированный ток. Ввиду дешевизны таких светодиодов, их можно применить гораздо больше чем нужно, таким образом средний ток через каждый светодиод получается меньше номинального, что хорошо сказывается на светоотдаче от каждого светодиода, повышении общей надежности и улучшает тепловой режим и охлаждение.

Самодельный светодиодный светильник

С этой схемой для питания светодиодов было сделано несколько светильников на лестничную клетку из жестяных коробок от печенья.

Приведу несколько фото светодиодного светильника, сделанного своими руками.

Вырезаем отверстие в крышке банки

Готовим прозрачный пластик

Монтируем электронику светильника

Вариант монтажа с датчиком освещенности

Другой вариант самодельного светильника. Плата (основание) для монтажа светодиодов – это кусок толщиной 1 мм из анодированного алюминия, вырезанного из cломаной крышки от ноутбука:

Сломанная крышка осталась после замены на новую. Алюминий крышки матрицы имеет прочное оксидное покрытие чёрного цвета, которое выступает изолятором, медную самоклеющуюся ленту наклеил непосредственно на пластину и припаял светодиоды на паяльную пасту, разогрев с низу феном. Получилась PCB плата и одновременно радиатор для охлаждения.

Медная лента и припой-крем можно купить в радиотоварах, или заказать на Али-Экспресс.

Монтаж светодиодов и электронного балласта, в процессе испытаний

Тот же вид, в включенным питанием, показан на фото в начале статьи.

Ещё был переделан светильник для люминесцентной лампы в светодиодный.

Переделка люминесцентного светильника в светодиодный

Как я монтировал светодиоды

Для монтажа светодиодов использована медная самоклеющаяся лента, которая после пайки светодиодов приклеивается на корпус светильника.

Пайка светодиодов на медную ленту

Для монтажа светодиодов использована медная самоклеющаяся лента, которая после пайки светодиодов приклеивается на корпус светильника.

Медная самоклеющаяся лента после пайки светодиодов приклеивается на корпус светильника.

Светодиоды для этих светильников покупал на Али, это светодиоды 5730 и 5630.

Измерение КПД блока питания из балласта и зависимость КПД от нагрузки

Для данного светильника я применил электронный балласт от светильника 13 ватт.

Для исследования применял вольтамперметр и измеритель мощности.