バッテリーから蛍光灯に電力を供給するための経済的なコンバーター。スキーム、説明

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電池から蛍光灯に電力を供給するための経済的なコンバータです。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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説明されているデバイスは、ガレージ、庭の家、またはその他の小さなスペースを照らすときに蛍光灯に電力を供給するように設計されています。それはアクセス可能な要素で作成されており、中程度の熟練したアマチュア無線家が簡単に繰り返すことができます. 特に、このデバイスの利点には、5 V まで下げられた電源電圧で動作する能力が含まれます。

最近の研究では、蛍光灯に高周波数 (> 20 kHz) の電流が供給されると、その発光効率が大幅に向上することが示されています (S. D. Rudyk、V. E. Turchaninov、S. N. Florentsev による記事「高入力力率の高周波電圧コンバーター」を参照)。蛍光灯に電力を供給するための " - 電気工学、1996年、第4号、31〜33ページ）。そのため、最大 50 W の電力を持つコンパクトランプの場合、26 ... 35% に達します。これは主に、電極付近の電力損失が減少したために発生します。ランプに高周波電流をパルスすると、ランプは XNUMX ～ XNUMX 分の XNUMX に減少します。

著者が開発したコンバータは、LBU-30 蛍光灯に 30 W の電力を供給するように設計されており、次の技術的特性を備えています。公称供給電圧 - 13,2 V。定格入力電流 - 2,6 A; 変換周波数 - 20...25 kHz; デバイスの効率は 85% です。

コンバータのブロック図を図 1 に示します。これは、蛍光灯ＥＬ１が並列に接続されたインダクタＬ１とコンデンサＣ１とによって形成される直列発振回路に負荷された電圧インバータに基づいて作られている。

バッテリーから蛍光灯に電力を供給するための経済的なコンバーター

インバーターは、13,2 V の DC バッテリー電圧を、直列発振回路 L150C1 に供給される振幅 1 V の矩形パルスの形で AC に変換します。回路の共振周波数は電源電圧の周波数に等しく、回路コンデンサに接続された負荷を流れる電流はその抵抗に依存しません。同時に、電源電圧が印加された瞬間、ランプEL1の抵抗は高く、コンデンサC1には高電圧が印加され、インダクタL1には公称値を超える電流が流れる。この電流はフィラメント EL1 にも流れ、それらを加熱し、ランプの確実なスイッチオンを保証します。ランプが点灯すると、その抵抗が低下し、コンデンサ C1 をシャントします。その結果、その電圧はランプを燃焼させ続ける値まで低下し、インダクタL1を流れる電流は公称値まで低下します。

コンバータの回路図を図2に示します。発振回路は要素１２、Ｃ７によって形成される。インバーターは、要素T12、T7、L1、VT2、VT1、VD1-VD2、C1-C6、R2-R5に正の電流フィードバック（POST）を備えたプッシュプル発振器のスキームに従って作成されます。インバータのこの構造により、キートランジスタVT1、VT4の制御に費やされるエネルギーを最小限に抑え、コンバータの安定性に対する電源電圧の影響を減らすことができます。この場合、最適な変換周波数も簡単に得られます。

（クリックして拡大）

上記の要素に加えて、コンバータにはヒューズFU1、サージ電流から電源を保護するコンデンサC1、およびトランスT6の巻線の高周波電圧変動を抑制するC5R2回路が含まれています。

コンバータは次のように動作します。電源電圧が印加された瞬間、トランジスタ VT1、VT2 は閉じられ、それらのコレクタの電圧は電源電圧に等しくなります。電流は抵抗器 R1、R2 を流れ、図に示されている極性とは反対の方向にコンデンサ C2、C3 を充電します。しばらくすると、トランジスタの 1 つ (VT2 など) のベースの電圧が開放しきい値に達し、コレクタ回路に電流が流れます。この電流は、電源、変圧器 T1 の巻線 I にも流れます。変圧器 T1 の巻線 III。その結果、変圧器T2の巻線IIにも電流が発生し、その電流はコンデンサC1とトランジスタVT1のベース・エミッタ接合を通って流れます。この場合、VT2 は飽和モードに入り、コンデンサ C1 は図に示された極性に従って再充電されます。その再充電はダイオード VD1 によって制限されます。これにより、コンバータが起動される。トランジスタ VT2 は、ベース電流が停止するまで飽和状態になります。これは、変圧器 T1 の一次巻線を流れる電流の減少または変圧器 TXNUMX の巻線の短絡の結果として発生する可能性があります。

コンバータは L2C7 回路の共振周波数で始動し、トランジスタ VT1、VT2 はインダクタ電流 L2 がゼロを通過する瞬間に切り替わります。ランプ EL1 が点灯し、コンデンサ C7 がそれによって分路された後、インダクタ L2 からランプおよびコンデンサ C7 へのエネルギー伝達が遅延し、変換周波数が低下します。この場合、その安定化はインダクタL1の磁化反転時間によって決定されるレベルで発生し、飽和するとトランスT1の巻線が短絡し、46つのトランジスタが閉じて別のトランジスタが開きます。発振回路の同調周波数は 20 kHz に選択され、コンバータの動作周波数は 25.. .XNUMX kHz です。この周波数比により、最大の効率が保証されます。

チェーンＣ４ＶＤ５Ｒ３およびＣ５ＶＤ６Ｒ４は、トランジスタＶＴ１、ＶＴ２が閉じているときにトランジスタＶＴ１、ＶＴ２のコレクタ上のスイッチングパルスの振幅を減少させる働きをする。

コンバータは、寸法 200x50 mm のフォイルグラスファイバー製のプリント基板に取り付けられています。照明器具に組み込むことも、別のハウジングに収容することもできます。 L1 インダクタおよび T1 トランスを実装する場合、T2 トランスおよび L2 インダクタからできるだけ離して配置することが望ましく、酸化物コンデンサ C2、C3 はトランジスタ VT1、VT2、および VT5 に近接させないでください。抵抗RXNUMX。

コンバータは、MLT 抵抗、コンデンサ K73-17 (C1、C4、C5) を 63 V の電圧に、K50-35 (C2、C3) を 25 V の電圧に、K15-5 (C6、C7) を使用します。 1,6kV。トランジスタ KT803A は、任意の文字インデックスを備えた KT908 に置き換えることができます。同じベース電流伝達係数を持つものを選択することが望ましいです。各トランジスタは面積50cm2のヒートシンクに実装されています。

デバイスで使用される KD105 ダイオードには、任意の文字インデックスを付けることができます。許容順電流が 0,5 A 以上の他の低周波ダイオードも適しています. ダイオード KD212 (VD3 - VD6) は、任意の文字インデックスを使用することもできます. それらを、最大 50 kHz の周波数で動作し、少なくとも 2 A の順方向電流と少なくとも 50 V の逆電圧を許容できる他のシリコン製のものと交換することは許容されます。

チョークとトランスは、M2000NM-1 フェライト製のリング磁気コアに巻かれています。チョーク L1、L2 の巻線は、磁気回路 K7x4x2 および K40x25x11 に配置され、それぞれ 5 ターンのワイヤ PEV-2 0,63 および 140 ターンのワイヤ PEV-2 0,41 を含みます。トランス T1、T2 の巻線は、それぞれ磁気コア K20x12x6 および K40x25x11 に巻かれています。トランス T1 の巻線 I、III、および III' には、ワイヤ PEV-3 2 の 0,63 ターンと、II および II' - ワイヤ PEV-12 2 の 0,41 ターンが含まれています。変圧器Ｔ２の巻線ＩおよびＩ'の各々は、ＰＥＶ－２０．８ワイヤの１１ターンからなり、巻線ＩＩは、ＰＥＶ－２０．４１ワイヤの１４０ターンからなる。

トランスT2の巻線IとI'は、巻線IIに1本のワイヤで同時に巻かれています。 Lakotkanは巻線の間に配置する必要があります。トランスT3の巻線は、図2に示す図に従って配置する必要があります。 0,8.巻線Iは、出力電圧の半サイクルの対称性を確保し、エネルギー損失の増加につながる変圧器の磁気回路の片側飽和を排除するために、他の巻線に対して対称に配置する必要があります。。チョークLXNUMXには非磁性のギャップが必要です。これを行うには、コアで、巻く前に、XNUMXmmの幅でカットを行う必要があります。

バッテリーから蛍光灯に電力を供給するための経済的なコンバーター
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コンバータの確立時には、ランプEL1とコンデンサC7の代わりに、抵抗2 kOhm、電力1〜5Wの抵抗をインダクタL10と直列に接続します。まず、コンバータの起動の信頼性を確認します。これを行うには、5 Vの電源電圧を印加し、周波数20〜25 kHzの矩形パルスの生成を開始しない場合、抵抗R1、R2の抵抗を減らしますが、それ以下にします。 XNUMX回。

次に、コンバータの発生周波数を制御します。これを行うには、オシロスコープまたは周波数計を使用して13,2 Visの公称電源電圧を供給し、トランスT2の巻線の交流電圧の周波数を決定します。 20 ～ 25 kHz を超える場合は、インダクタ L1 の巻数を変更します。周波数を上げるには周波数を下げ、下げるには周波数を上げます。その後、コンバータの出力回路が復元され、インダクタL2と直列に、抵抗が10オームで電力が0,5 ... 1,0 Wの抵抗が接続されます。次に、公称電源電圧がコンバーターに適用され、EL1 ランプが点灯した後、オシロスコープを使用して、新しく取り付けられた抵抗器の電圧形状が監視されます。正弦波に近いはずです。インダクタ L2 を流れる電流は約 0,22 A である必要があります。コンバータに電力が供給されると、ランプは 1 ～ 2 秒以内に点灯するはずです。

LBU-30ランプに加えて、同じ電圧と電流用に設計された他のランプ、たとえばLB-40は、説明されているコンバータと連携できます。

著者: L. Zuev、ジェルジンスク、ニジニノヴゴロド地域。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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