Comment convertir le convertisseur domestique en alimentation à découpage ?
Si vous avez une lampe de ménage qui traîne avec une ampoule défectueuse, ne vous précipitez pas pour la jeter. À l'intérieur de la base, elle dispose d'un circuit convertisseur haute fréquence, qui remplace la self de ballast globale et lourde, comme dans les schémas de connexion LDS classiques. Ce convertisseur peut être utilisé pour faire blocage des impulsions alimentation de 20 watts, et avec une approche plus prudente, vous pouvez en presser plus d'une centaine.
Vous trouverez ci-dessous l'une des options les plus courantes pour les circuits de convertisseur de ménage :
C'est le schéma lampe à économie d'énergie Vitone 25 watts. La couleur rouge dessus indique les éléments dont nous n'avons pas besoin, nous les excluons donc du diagramme et plaçons un cavalier entre les points A et A '. Cela reste le cas pour les petites choses, de fixer un transformateur d'impulsions et un redresseur à la sortie.
Une variante du circuit "d'économie d'énergie" déjà converti en une alimentation à découpage est illustrée dans la figure ci-dessous :
Comme on peut le voir sur le diagramme, R0 a été fixé à 2 fois la valeur inférieure, mais sa puissance a été augmentée, C0 a été remplacé par 100,0 mF et TV2 a été ajouté en sortie avec un redresseur sur VD14, VD15, C9 et c10. La résistance R0 sert de fusible et de limiteur de courant de charge lorsqu'elle est allumée. Sélectionnez la capacité nominale C0 de sorte qu'elle soit (approximativement) numériquement égale à la puissance de l'alimentation que vous fabriquez.
Concernant le condensateur C0: il peut être "arraché" à un vieil appareil photo argentique de type Kodak, ou à toute autre boîte à savon à film, là dans le circuit de la lampe flash il ne coûte que celui dont nous avons besoin, 100mF à 350V.
TV2 est un transformateur d'impulsions, la puissance de l'alimentation elle-même dépend de sa puissance globale, ainsi que du courant maximal admissible des transistors clés. Pour fabriquer une alimentation pulsée basse consommation, il suffit de bobiner l'enroulement secondaire sur l'inductance existante, comme le montre le schéma suivant :
Pour alimenter n'importe quel chargeur basse tension ou amplificateur peu puissant, enroulez 20 tours sur l'enroulement L5 existant, cela suffira.
L'image ci-dessus montre une version fonctionnelle de l'alimentation sans redresseur de 20 watts. Au ralenti, la fréquence des auto-oscillations est de 26 kHz, sous charge 20W 32 kHz, le transformateur chauffe jusqu'à 60 ºС, les transistors jusqu'à 42 ºС.
Important!!! Sur enroulement primaire tension secteur est présente pendant le fonctionnement du convertisseur, assurez-vous donc de poser une couche d'isolant en papier qui séparera les enroulements primaire et secondaire, même si le primaire a déjà un film de protection synthétique.
Mais il arrive aussi que dans la fenêtre de l'inducteur existant il n'y ait pas assez d'espace pour enrouler l'enroulement secondaire, ou dans le cas où il faut créer un bloc d'alimentation d'une puissance bien supérieure à la puissance de l'"économie d'énergie" convertie - ici on ne peut pas se passer de l'utilisation d'une transe pulsée supplémentaire (voir deuxième aperçu de l'article).
Par exemple, nous fabriquons une alimentation à découpage avec plus de 100 W de puissance et utilisons un ballast à partir d'une ampoule de 20 watts. Dans ce cas, il faudra remplacer VD1 - VD4 par des diodes plus "courantes", et enrouler l'inductance L0 avec un fil plus épais. Si le gain de courant de VT1 et VT2 est insuffisant, augmentez le courant de base des transistors en réduisant les valeurs nominales de R5 et R6, ainsi qu'en augmentant la puissance des résistances dans les circuits de base et d'émetteur.
Si la fréquence de génération est insuffisante, augmenter les calibres des capacités C4 et C6.
Des tests pratiques ont montré que les alimentations à impulsions en demi-pont ne sont pas critiques pour les paramètres du transformateur de sortie, car le circuit OS ne le traverse pas, par conséquent, des erreurs de calcul allant jusqu'à 150% sont autorisées.
Commutation PSU 100 watts.
Comme déjà mentionné ci-dessus, pour obtenir un bloc d'alimentation puissant, un transformateur d'impulsions TV2 supplémentaire est enroulé, R0 est remplacé, C0 est remplacé par 100 mF, il est conseillé de remplacer les transistors 13003 par 13007, ils sont conçus pour plus de courant, et il est préférable de les poser sur de petits radiateurs grâce à des joints isolants (mica par exemple).
La section de connexion des transistors avec radiateurs est illustrée dans la figure ci-dessous:
Le modèle actuel d'une unité d'alimentation à découpage fonctionnant à une charge de 100 W est illustré dans l'image ci-dessous :
Le transformateur est bobiné sur un anneau 2000HM, diamètre extérieur 28mm, diamètre intérieur 16mm, hauteur anneau 9mm.
En raison d'une puissance insuffisante des résistances de charge, elles sont placées dans une soucoupe d'eau.
Génération sans charge 29 kHz, sous charge 100 W - 90 kHz.
À propos du redresseur.
Pour que le circuit magnétique du transformateur TV2 n'entre pas en saturation, mettez les redresseurs des blocs d'alimentation pulsés en demi-pont en pleine onde, c'est-à-dire qu'ils doivent être en pont (1) ou avec un point zéro (2). Voir l'image ci-dessous.
Avec un circuit en pont, un peu moins de fil est nécessaire par enroulement, mais en même temps, 2 fois plus d'énergie est dissipée sur VD1-VD4. Le deuxième fragment de la figure montre une variante du circuit redresseur avec un point zéro, c'est plus économique, mais les enroulements dans ce cas doivent être absolument symétriques, sinon le circuit magnétique entrera en saturation. La deuxième option est utilisée lorsque, avec une petite tension de sortie, vous avez besoin d'un courant important. Pour minimiser les pertes, les diodes au silicium sont remplacées par des diodes Schottky, la tension y chute moins de 2 à 3 fois.
Regardons un exemple :
A P=100W, U=5V, TV1 avec point médian, 100 / 5 * 0,4 = 8
, c'est à dire. Les diodes Schottky dissipent 8 watts de puissance.
A P=100W, U=5V, TV1 avec pont redresseur et diodes conventionnelles, 100 / 5 * 0,8 * 2 = 32
, c'est à dire. VD1-VD4 dissipera une puissance de l'ordre de 32 watts.
Gardez cela à l'esprit et ne cherchez pas la moitié de la puissance perdue par la suite.
Mise en place d'une alimentation pulsée.
Connectez l'onduleur au réseau selon le schéma ci-dessous (fragment 1). Ici, HL1 agira comme un ballast avec une caractéristique non linéaire et protégera votre appareil en cas d'urgence. La puissance de HL1 doit être approximativement égale à la puissance de l'alimentation que vous testez.
Lorsque l'alimentation est allumée sans charge, ou fonctionne à faible charge, le filament HL1 a peu de résistance, il n'a donc aucun effet sur le fonctionnement de l'alimentation. Lorsqu'une sorte de dysfonctionnement se produit, les courants VT1 et VT2 augmentent, la lampe commence à briller, la résistance du filament augmente, réduisant ainsi le courant dans le circuit.
Si vous êtes constamment engagé dans la réparation et le réglage des alimentations à découpage, il ne sera pas superflu d'assembler un support spécial (figure ci-dessus, fragment 2). Comme vous pouvez le voir, il y a ici un transformateur d'isolement (isolation galvanique entre le bloc d'alimentation et le réseau domestique), et il y a aussi un interrupteur à bascule qui vous permet d'alimenter le bloc d'alimentation en contournant la lampe. Ceci est nécessaire pour tester le convertisseur lorsqu'il fonctionne sur une charge puissante.
De puissantes résistances en vitrocéramique peuvent être utilisées comme charge, elles sont généralement de couleur verte (voir figure ci-dessous). Les chiffres rouges sur la figure indiquent leur puissance.
Lors de tests de longue durée, lorsqu'il est nécessaire de vérifier le régime thermique des éléments du circuit PSU et que les résistances de charge ne sont pas assez puissantes, ces dernières peuvent être abaissées dans une soucoupe avec de l'eau. Pendant le fonctionnement, le mannequin de charge devient très chaud, ne saisissez donc pas les résistances avec vos mains pour éviter les brûlures.
Si vous avez tout fait avec soin et correctement, et en même temps utilisé un bon ballast connu d'une lampe à économie d'énergie, alors il n'y a rien de spécial à réparer. Le régime devrait fonctionner immédiatement. Connectez la charge, mettez sous tension et déterminez si votre bloc d'alimentation est capable de fournir la puissance requise. Surveillez les températures de VT1, VT2 (ne doit pas dépasser 80-85 ºС) et du transformateur de sortie (ne doit pas dépasser 60-65 ºС).
Avec un échauffement élevé du transformateur, augmentez la section du fil ou enroulez le transformateur sur un circuit magnétique avec une puissance globale plus importante, ou vous devrez peut-être faire à la fois le premier et le second.
Lorsque vous chauffez des transistors, placez-les sur un radiateur (à travers des joints isolants).
Si vous avez inventé un onduleur à faible puissance et en même temps enroulé l'inducteur existant, et qu'il chauffe plus pendant le fonctionnement taux admissible, essayez comment cela fonctionne sur une charge de moins de puissance.
Vous pouvez télécharger les programmes de calcul pour les transformateurs d'impulsions dans l'article :
Bonne chance avec les changements.
Parfois, il devient nécessaire d'avoir sous la main une alimentation à découpage de puissance moyenne. Les alimentations réseau utilisant un transformateur en fer sont très énormes. Mais à part poids lourd, ils ont un autre inconvénient caché. Si vous envisagez d'assembler un amplificateur de puissance avec une alimentation secteur (un transformateur 50 Hz), vous devez tenir compte du fait qu'après le pont de diodes, la tension doit être filtrée.
Vous pouvez lisser les ondulations du réseau haute fréquence avec des selfs, et les hautes fréquences n'affectent pas beaucoup le son de l'amplificateur. Une autre chose est l'interférence basse fréquence. Dans l'électronique moderne, il est d'usage d'utiliser des filtres de lissage, constitués de condensateurs (à la fois constants et variables). La qualité de la tension de sortie dépend de la capacité totale de ces filtres. L'interférence principale est transformée à partir du secteur, si la tension nominale du secteur change, la valeur nominale à la sortie du transformateur changera en conséquence. Dans les alimentations à découpage, tout est différent. Ces alimentations fonctionnent à des fréquences plus élevées, ont un générateur séparé, un circuit de commande, etc.
Cela permet d'obtenir une tension en sortie dont la valeur n'est aucunement liée au secteur, un tel appareil donnera une tension de sortie stable si la tension d'entrée est comprise entre 90 et 280 volts.
Ballast électronique (ballast de LDS) utilisé à 40 watts d'un fabricant chinois. Le transformateur est un anneau de ferrite, les dimensions dans mon cas sont de 25,4 mm (diamètre extérieur) x 15,5 mm (diamètre intérieur) x 8,5 mm (épaisseur). Les dimensions du transformateur spécifié ne sont pas critiques et des écarts (plus / moins 50%) sont autorisés.
L'enroulement primaire se compose de 100 tours de fil d'un diamètre de 0,3 à 0,7 mm (0,6 mm dans mon cas). Le secondaire est enroulé en fonction des besoins. Pour obtenir 12 volts, l'enroulement secondaire contient 7-8 tours. Le courant dans l'enroulement secondaire peut atteindre jusqu'à 4 ampères (à une tension de 12 volts).
L'un des fils de sortie du ballast est connecté directement au transformateur, l'autre via un condensateur (la capacité et la tension de ce dernier ne sont pas critiques).
La tension du condensateur (C6) peut être de l'ordre de 500-5000 Volts (dans mon cas 1600 Volts). Il est souhaitable de sélectionner la capacité, la valeur du courant fourni à l'enroulement en dépend. Dans mon cas, le condensateur est utilisé à 6800pF.
Une telle unité peut être utilisée à presque toutes les fins, elle n'a pas peur d'un court-circuit à la sortie (comme c'est courant avec d'autres onduleurs), mais vous ne devez pas fermer l'enroulement pour pendant longtemps. Fonctionne de manière très stable et silencieuse, a un petit poids et des dimensions compactes.
Les outils électriques modernes sont populaires car pendant le fonctionnement, ils vous permettent de ne pas vous attacher au secteur, ce qui élargit les possibilités de leur fonctionnement, même sur le terrain. La présence d'une batterie rechargeable limite considérablement la durée du travail actif, de sorte que les tournevis et les perceuses nécessitent un accès constant à une source d'alimentation. Malheureusement, à instruments modernes(généralement fabriquée en Chine) la batterie d'alimentation a peu de fiabilité et tombe souvent en panne rapidement, les artisans doivent donc se contenter de matériaux improvisés afin non seulement d'assembler une alimentation à découpage, mais aussi d'économiser de l'argent à ce sujet.
Un exemple d'une telle fabrication artisanale est une alimentation à découpage (UPS) pour un tournevis sans fil 18 V, assemblé à partir des éléments d'une lampe à économie d'énergie inopérante, qui peut être utile même après sa «mort».
La structure et le principe de fonctionnement d'une lampe à économie d'énergie
La structure d'une lampe à économie d'énergie
Pour comprendre comment une lampe à économie d'énergie peut être utile, considérez sa structure.
La conception de la lampe comprend les composants suivants:
Deux spirales (électrodes) sont reliées à l'ampoule de la lampe qui, sous l'influence du courant, chauffent et émettent des électrons de leur surface. À la suite de l'interaction des électrons avec la vapeur de mercure, une charge luminescente apparaît dans le ballon, "donnant naissance" au rayonnement UV. En agissant sur le luminophore, les ultraviolets « font » briller la lampe. La température de couleur de la "gouvernante" est déterminée composition chimique phosphore.
Types de pannes des lampes à économie d'énergie
Une lampe à économie d'énergie peut tomber en panne dans deux cas :
- ampoule de lampe cassée;
- le ballast électronique (EB) (convertisseur de tension haute fréquence) responsable de la conversion courant alternatif en un échauffement constant et progressif des électrodes et en empêchant l'appareil de scintiller lors de la mise sous tension.
Si le flacon est détruit, la lampe peut simplement être jetée, et si elle se casse Ballast électronique- réparer ou utiliser à vos propres fins, par exemple, l'utiliser pour fabriquer un onduleur en ajoutant un transformateur d'isolement et un redresseur au circuit.
Ensemble complet de ballast électronique d'une lampe à économie d'énergie
La plupart des lampes EB sont des convertisseurs de tension haute fréquence montés sur des triodes à semi-conducteurs (transistors).
Les appareils plus chers sont équipés d'un circuit EB complexe, respectivement, les moins chers sont simplifiés.
Le ballast électronique est « complet » avec les éléments électriques suivants :
- transistor bipolaire fonctionnant à des tensions jusqu'à 700 V et des courants jusqu'à 4A ;
- diodes de protection (il s'agit principalement d'éléments de type D4126L ou similaire);
- transformateur d'impulsions ;
- Manette de Gaz;
- dinistor bidirectionnel, similaire au double KN102 ;
- condensateur 10/50V
- certains circuits EB sont équipés de transistors à effet de champ.
La figure ci-dessous montre la composition du ballast électronique de la lampe avec une description fonctionnelle de chaque élément.
mode d'emploi
Certains circuits EB pour lampes à économie d'énergie permettent de remplacer presque complètement le circuit d'une maison source d'impulsion, en le complétant de quelques éléments et en apportant de petites modifications.
Des circuits convertisseurs séparés fonctionnent sur condensateurs électrolytiques ou contenir une puce spécialisée. Il vaut mieux ne pas utiliser de tels circuits EB, car ils sont souvent sources de pannes pour de nombreux appareils électroniques.
Qu'est-ce qui est commun entre les circuits électriques des "femmes de ménage" et les onduleurs ?
Ci-dessous se trouve l'un des circuits électriques communs de la lampe, complété cavalier A-A', qui remplace les pièces manquantes et la lampe, par un transformateur d'impulsions et un redresseur. Les éléments schématiques surlignés en rouge peuvent être supprimés. 
Le circuit électrique de la "gouvernante" à 25 W
À la suite de quelques modifications et ajouts nécessaires, comme le montre le schéma ci-dessous, il est possible d'assembler une alimentation à découpage, où les éléments ajoutés sont surlignés en rouge.
ultime schéma UPS
Quels paramètres de puissance PSU peuvent être obtenus à partir d'une lampe à économie d'énergie ?
La "seconde" vie de la "gouvernante" est souvent utilisée par les radioamateurs modernes. Après tout, leurs fabrications artisanales nécessitent souvent transformateur de puissance, avec la présence de laquelle certaines difficultés se posent, à commencer par son achat et se terminant par la consommation d'une grande quantité de fil pour l'enroulement et dimensions globales produit final. Par conséquent, les artisans se sont habitués à remplacer le transformateur par une alimentation à découpage. Surtout si à ces fins vous utilisez le ballast électronique d'un appareil défectueux dispositif d'éclairage, cela fera économiser beaucoup d'argent, surtout pour un transformateur d'une puissance supérieure à 100W.
Une alimentation à découpage de faible puissance peut être construite en rembobinant le cadre d'une inductance existante. Pour obtenir une alimentation plus élevée, un transformateur supplémentaire est nécessaire. Une alimentation à découpage de 100 W m de plus peut être réalisée sur la base de lampes EB d'une puissance de 20-30 W, dont le circuit devra être légèrement modifié, en le complétant par un pont de diodes redresseur VD1-VD4 et en changeant la section de l'inducteur bobinant L0 vers le haut.
Transformateur maison PSU
S'il n'est pas possible d'augmenter le gain des transistors, il faudra augmenter le courant de leur base en changeant les valeurs des résistances R5-R6 en plus petites. De plus, vous devrez augmenter les paramètres de puissance des résistances dans les circuits de base et d'émetteur.
Avec une fréquence de génération basse, il faudra remplacer les condensateurs C4, C6 par des éléments de plus grande capacité.
Alimentation maison
Unité de puissance
Une alimentation à découpage de faible puissance avec des paramètres de puissance de 3,7 à 20 W ne nécessite pas l'utilisation transformateur d'impulsions. Pour ce faire, il suffira d'augmenter le nombre de spires du circuit magnétique sur une inductance existante. Le nouvel enroulement peut être enroulé sur l'ancien. Pour ce faire, il est recommandé d'utiliser du fil MGTF avec isolation fluoroplastique, qui comblera l'écart du circuit magnétique, qui ne nécessitera pas une grande quantité de matériau et fournira la puissance nécessaire de l'appareil.
Pour augmenter la puissance de l'onduleur, vous devrez utiliser un transformateur, qui peut également être construit sur la base d'une inductance EB existante. Seulement pour cela, il est recommandé d'utiliser un fil de cuivre d'enroulement verni, après avoir préalablement enroulé un film protecteur sur l'enroulement natif de l'accélérateur pour éviter les pannes. Le nombre optimal de spires de l'enroulement secondaire est généralement choisi de manière empirique.
Comment connecter un nouvel onduleur à un tournevis ?
Pour connecter une alimentation à découpage assemblée sur la base d'un ballast électronique, il est nécessaire de démonter le tournevis en retirant toutes les fixations. À l'aide de tubes à souder ou thermorétractables, nous connectons les fils du moteur de l'appareil à la sortie de l'onduleur. La connexion des fils par torsion n'est pas un contact souhaitable, nous l'oublions donc comme peu fiable. Tout d'abord, nous forons un trou dans le corps de l'outil à travers lequel nous passons les fils. Pour éviter tout retrait accidentel, le fil doit être serti avec un clip en aluminium au niveau même du trou surface intérieureétuis à outils électriques. Les tailles de clip qui dépassent le diamètre du trou empêcheront le fil d'être mécaniquement endommagé et de tomber hors du boîtier.
Tournevis
Comme vous pouvez le voir, même après l'entraînement, une lampe à économie d'énergie peut durer longue durée apportant un bénéfice. Sur sa base, vous pouvez assembler une unité d'impulsion de puissance de faible puissance jusqu'à 20 W, qui remplacera parfaitement la batterie de l'outil électrique 18 V ou tout autre chargeur. Pour ce faire, vous pouvez utiliser les éléments du ballast électronique d'une lampe à économie d'énergie et la technologie décrite ci-dessus, qui est celle que les artisans utilisent, le plus souvent pour réparer une batterie défaillante ou économiser sur l'achat d'une nouvelle source d'alimentation.