Питание люминесцентных ламп от 12В

В настоящей статье предлагаются три схемы преобразователей, предназначенных для питания люминесцентных ламп мощностью 4-10 Вт от источника постоянного тока напряжением 12В. Они отлично работают как с отечественными ампами ЛБ6-2, ЛБ4-2, ЛБ4-7, ЛБ6-7, ЛБ8-1, ЛЕЦ8, ЛБЕ10, ЛБ18-1, так и с зарубежными Philips TL6W/33, TL6W/54, TL4W/33, TL8W/33, TL8W/840 и т.п. Аналогичные схемы используются в портативных светильниках с батарейным питанием импортного производства и при своей простоте имеют высокие технические характеристики.

При подаче напряжения на схему (рис. 1) через резистор R1 пойдет ток, по величине ограниченный сопротивлением R1, и происходит процесс заряда конденсатора С1. По достижении напряжения около 0,6 В одновременно на базе транзистора VT1 и конденсаторе С1 транзистор лавинообразно войдет в режим насыщения за счет глубокой положительной обратной связи между базой и коллектором транзистора VT1 посредством базовой и индуктивно-связанной коллекторной обмоток трансформатора Т1. С этого момента в цепи коллектора происходит нарастание тока по линейному закону, описываемому формулой (дельта Iк / дельта t)L = U. В это же время происходит уменьшение базового тока транзистора VT1 по причине перезарядка онденсатора С1. При достижении неравенства 1к > h21э 16 транзистор VT1 лавинообразно выйдет из насыщенного состояния. При этом индуктивность коллекторной обмотки трансформатора Т1, стремясь обеспечить ток в коллекторной цепи транзистора VT1 и взаимодействуя с высокоимпедансным состоянием элементов схемы, создаст всплеск напряжения, превышающий по величине напряжение питания в десятки раз, а на вторичной обмотке в К = Wл/Wк раз, где: Wл - количество витков выходной обмотки, Wк - количество витков коллекторной обмотки. Благодаря этим всплескам напряжения, достигающим по величине 1000 В, происходит поджиг лампы, в результате внутреннее сопротивление ее резко уменьшается и вместе с ним падение напряжения на ней, приближающееся к рабочему напряжению, на которое рассчитан применяемый тип лампы.

Схема, представленная на рис.2 позволяет удачно сочетать в себе взаимосвязь элементов схемы с конструктивным ее исполнением. Отражатель лампы, выполненный из блестящего металла и подключенный к коллектору VT1, выполняет одновременно функции радиатора и проводника для лучшего поджига лампы, а также позволяет присоединить электроды лампы без дополнительного провода. Упрощено изготовление трансформатора Т1, так как к лампе подключены последовательно две обмотки - коллекторная и выходная, имеющая меньше витков на их количество, которое содержит коллекторная обмотка.

Схема на рис.3 отличается от предыдущих размещением базовой обмотки, и в результате коллекторная, базовая, и выходная обмотки соединены последовательно и подключены к лампе. Это позволило упростить конструкцию и облегчить изготовление трансформатора Т1. Вместо шести выводов, как в схеме на рис.1, всего три. Все три обмотки участвуют в создании выходного напряжения на лампе. Так же, как и в предыдущей схеме, конструкция отражателя для лампы HL1, радиатора для транзистора VT1, и проводника для подключения электрода лампы выполняет одна и та же деталь. Эта схема наиболее технологична и менее трудоемка.

В процессе макетирования и отладки схемы были сняты осциллограммы коллекторного напряжения и представлены на рис.4 и 5. Амплитуда выбросов напряжения (рис.4) ограничена по цепи коллекторной обмотки током в пределах граничного напряжения применяемого транзистора VT1 и по цепи базовой обмотки током зенеровского пробоя перехода база-эмиттер VT1. На рис.5 видно резкое снижение величины импульсного напряжения на коллекторе транзистора VT1, так как вторичная обмотка трансформатора Т1 после пробоя газа в лампе HL1 оказалась нагружена на низкое внутреннее сопротивление, определяемое вольт-амперной характеристикой применяемого типа лампы. Трудно переоценить эту простую схему блокинг-генератора, которая автоматически адаптируется к изменяемым нагрузкам, и если не взирать на некоторые недостатки, ее можно назвать "чудом" импульсной техники.

Радиоэлементы схемы, а именно трансформатор Т1, резисторы R1, R2, конденсатор С1, диод VD1 можно разместить на плате из фольгированного стеклотекстолита и при простоте схемы плату несложно выполнить путем механического снятия фольги при незатейливой конфигурации рисунка. Транзистор VT1 необходимо установить на подходящий по конструкции теплоотвод площадью > 20 см2, форма и габариты которого будут определяться типом применяемой лампы и конструкцией корпуса. Как уже говорилось выше, удобнее всего сочетать в одной детали отражатель, радиатор, электрод для поджига, проводник для подключения лампы. Транзистор VT1 должен обладать достаточным ыстродействием (tрас.<1мкс), при этом граничное напряжение должно быть U гр. >200 В, коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером h 21э >20. Величины импульсных токов, при которых будет работать транзистор VT1 1к = (0,8 - 1,5) А. и необходимо, чтобы такие токи находились на возрастающем участке характеристики h21э(Iк). Желательно применение транзисторов с возможно большим обратным напряжением база-эмиттер Uбэ>5В. Эти параметры необходимо учитывать и при ремонте импортных светильников. Удовлетворительные результаты были получены при использовании транзисторов КТ847А, КТ841А, КТ842А, из недорогих - КТ805АМ. В процессе макетирования схем было испытано несколько конструкций трансформаторов. Наилучшие результаты были получены при использовании броневых сердечников из ферритов марки М2000НМ, типоразмеров Б26, Б30, Б36 и Ш-образных сечением 7х7 из феррита 4000. При сборке трансформаторов необходимо обеспечить немагнитный зазор h = 0,025...0,1 мм для предотвращения намагничивания магнитопровода. Больший зазор ведет к резкому уменьшению индуктивности трансформатора Т1, что ухудшит условия работы схемы.

На пластмассовом каркасе первой наматывают проводом ПЭВ 0,4 коллекторную обмотку, затем прокладывается слой изоляции и наматывается базовая обмотка проводом ПЭВ 0,2. Поверх базовой обмотки прокладывается слой лакоткани или фторопластовой ленты и наматывается вторичная обмотка проводом ПЭВТЛ-2 диаметром 0.15. ..0,2 мм, виток к витку и с послойной прокладкой изоляции. 

Ориентировочно количество витков обмоток можно выбрать, руководствуясь таблицей 1. Вторичную обмотку можно сделать универсальной с отводами через каждые 30...50 витков. Диод VD1 необходим для того, чтобы, участвуя в автоколебательном процессе, отдавать энергию накопленную индуктивностью коллекторной обмотки трансформатора Т1 в периоды выключенного состояния транзистора VT1. Это позволяет адаптировать схему к различным нагрузкам и применять различные источники тока. При этом необходимо вместо резистора R1 подключить два резистора - один постоянный сопротивлением 430 Ом, а второй переменный сопротивлением 2,2 кОм включенные последовательно. Диод VD1 должен быть рассчитан на напряжение U обр. > 200 В, иметь рабочую частоту f р. > 100 кГц, средний выпрямленный ток Icp. > 200 мА. Кроме указанных на схеме можно применять четыре диода типа КД 510А, соединив их последовательно.