Повышающий преобразователь для светодиодного фонарика из КЛЛ

В наш век прогресса и разнообразных нанотехнологий довольно многие уже используют для освещения дома «энергосберегающие лампочки» (которые на самом деле правильно называть «КЛЛ со встроенным ПРА»). Вроде таких:



Как ни странно, оные чудо-приборы будущего тоже иногда ломаются. В этом случае большинство людей просто утилизирует их вместе с остальным мусором, совершенно не подозревая, что такая лампочка, даже отслужившая свое, еще может принести существенную пользу. Например, в ней есть почти все, что нужно, чтобы собрать простой светодиодный фонарик, работающий от одной полуторавольтовой батарейки.

Для начала давайте посмотрим, что же собственно мы будем собирать:



Сия схема служит для того, чтобы повысить полтора вольта, выдаваемые батарейкой, до рабочего напряжения белого светодиода (около трех вольт, ток ограничивается за счет свойств катушки-обмотки). Она является вариацией давно известного преобразователя на блокинг-генераторе. Сразу скажу, что достоинство у приведенного варианта только одно – простота. Он пригоден исключительно для питания «обычных» белых светодиодов с рабочим током в районе 20 мА, да и то в режиме сомнительной оптимальности. Проистекает это оттого, что параметры подобной схемы зависят от кучи разных факторов (температуры в том числе), и практически не поддаются точному расчету – чистая эмпирика. Впрочем, схема обладает отличной повторяемостью, и вполне подойдет для того, чтобы развлечься долгим вечером или экстренно собрать фонарик в полевых условиях. Кроме того, существуют более пристойные ее модификации (ссылки на различные варианты даны ниже).

Несколько слов о том, как она работает. Изначально транзистор открывается током, протекающим через вторичную обмотку трансформатора T1 и резистор. Вследствие этого через открытый транзистор и первичную обмотку также начинает протекать нарастающий ток. Нарастающий ток порождает в сердечнике усиливающееся магнитное поле, которое в полном соответсвии с уравнениями Максвелла приводит к возникновению напряжения на вторичной обмотке. Однако вторичная обмотка включена навстречу первичной (точки рядом с обмотками обозначают их условное начало), потому возникающее на ней напряжение оказывается противонаправленным напряжению на участке база-эмиттер, и начинает компенсировать последнее, закрывая транзистор. Транзистор закрывается. Однако катушки обладают значительной индуктивностью, и потому ток в них не может прекратиться сразу. Через закрытый транзистор он течь не может. Но параллельно ему подключен светодиод, через который и протекает ток в этом случае. Катушка является в этот момент источником тока, а светодиод кроме всего прочего работает как стабистор, ограничивая напряжение на себе и транзисторе – без него выходное напряжение может достигать десятков вольт. Светодиод светится, энергия, запасенная в катушке, расходуется, поле в сердечнике убывает, а вместе с ним уменьшается напряжение на вторичной обмотке. В какой-то момент оно уменьшается настолько, что больше не компенсирует напряжение, приложенное к базе. Транзистор открывается, и все повторяется сначала.

Схема может быть собрана из практически любых деталей на любой коленке, и с вероятностью 98% будет работоспособна.

А теперь собственно о том, как сделать вышеописанное из энергосберегайки.

Расковыриваем корпус. Отверткой аккуратно разделяем его на две половинки, чтобы достать схему балласта, из которой добывается большинство необходимого.



Откусываем бокорезами провода, и достаем балласт:



В нем нас интересует дроссель (с него будем сматывать провод для обмоток), ферритовое колечко (на нем будем мотать трансформатор) и транзистор.



К сожалению, в этом экземпляре балласта я не смог обнаружить необходимого резистора (0.3 – 1K), потому взял подходящий экземпляр из закромов. Хотя в полевых условиях можно попытаться набрать подходящий номинал из имеющихся в балласте.



Светодиод берем там же, в хламе. Самый обычный 10мм белый светодиод:



Собираем все в кучку, дабы полюбоваться:



Теперь надо намотать трансформатор. Для этого освобождаем кольцо от тех обмоток, что на нем уже есть, разламываем дроссель пассатижами (у меня он был склеен компаундом, так что культурно разобрать не представлялось возможным), и добываем из него провод:



На кольцо надо намотать примерно по 25 витков провода для каждой обмотки. Для удобства целесообразно вести намотку так: сматываем с дросселя примерно восемьдесят сантиметров провода (отмерить можно даже без линейки – по длине примерно как четыре листа А4 в высоту; а чтобы дроссель при разматывании не колол пальцы, можно загнуть его ножки пассатижами), складываем провод пополам и наматываем обмотку прямо в два провода. После чего обрезаем концы проволоки до удобной длины, и получаем сразу две одинаковые обмотки.



При намотке я не особо старался запомнить, какие выводы какой обмотке принадлежат, и потому после прозвонил их тестером.

Транзистор имеет смысл проверить, ибо взят он из неисправной лампы, и потому, возможно, неработоспособен. Я проверил, и обнаружил, что так оно и есть. Потому я взял еще один балласт и выпаял другой транзистор из него.



Это оказался могучий MJE13003. Проверил – рабочий.



Выдержки из нагугленного даташита на него:



Поскольку, как я уже говорил, эта схема может быть собрана из чего угодно, как угодно и где угодно, в даташите нас интересует прежде всего распиновка. Остальные параметры и так имеют огромнейший запас.

Ну вот, все есть:



Собираем по схеме:



Обмотки абсолютно равноценны, потому разницы, какую включать в коллектор, а какую – в цепь базы, нет. Если же после сборки генератор не заработает, это значит, что надо поменять местами выводы одной из обмоток, и он наверняка запустится. Но я попал с первого раза.

Ну вот, работает!



Как я уже говорил, эта схема сильно упрощена. Если же хочется чего-то в том же духе, но более стабильного и правильного, то стоит обратить внимание на следующие схемы (в порядке возрастания «правильности»):

Совсем плохо:

radiokot.ru/circuit/power/converter/13/

Чуть лучше:

radiokot.ru/lab/analog/22/
radiokot.ru/lab/analog/24/
elm-chan.org/works/led1/report_e.html

Совсем пристойно, даже с явной стабилизацией тока:

elm-chan.org/works/led2/report.html

Вот и все. В заключение хочу повторить, что все перечисленные схемы в силу упомянутых в начале недостатков пригодны лишь для построения небольших «несерьезных» фонариков выходного дня, либо когда в полевых условиях нужно экстренно собрать что-то светящееся. Для мощных светодиодов они не подходят категорически.
  • +5
  • 07 июня 2011, 14:16
  • _YS_

Комментарии (40)

RSS свернуть / развернуть
Прикольная схемка)
А какой ток хавает?
+1
Не помню уже, а искать и мерять лень (как отмечено в начале, статья написана порядком времени назад, так что само устройство сейчас надо искать по квартире, если оно вообще еще живо).

Но если исходить из среднего тока диода 20мА и напряжения на нем 3.2В, мощность получается 64мВт. И, значит, ток от 1.5В батарейки должен быть что-то около 40 — 50мА с учетом КПД. Как-то так в общем.
0
КПД мя и интересует))
0
Знакомая схемка, хе. Хороша когда нужно запилить нечто миниатюрное и дешевое, я например на ней подсветку в будильник сделал, вместо сгоревшей китайской лампочки. Жрет тока дофига, 100мА. Наверно, зря я на резисторе сэкономил)
Комментарии.
Транзистор. Я бы его тоже взял из хлама, зачем тратить туда высоковольтник, когда КТ315 как грязи?
Дроссель. Ценная штука на самом деле, отличный сердечник для самопальных флайбэков на 5-10Вт. Технологий разборки таких сердечников — море. Как правило или прокипятить, или подогреть паялом/горелкой, после чего они вполне разбираются.
Обмотку я кстати обычно мотаю как обмотку с отводом. Там перепутать концы невозможно. Кстати, на чем ее только не мотают, некоторые даже на ржавом гвозде или вообще на карандаше (тока в этом случае витков много надо) :)
0
  • avatar
  • Vga
  • 07 июня 2011, 18:32
Я бы его тоже взял из хлама, зачем тратить туда высоковольтник, когда КТ315 как грязи?

Как раз потому высоковольтник, что взят из хлама. Взял первый попавшийся балласт, и выпаял. А КТ315 я не держу.

Ценная штука на самом деле, отличный сердечник для самопальных флайбэков на 5-10Вт.

А характеристиками его не поделитесь? Равно как и колечка?
0
Понятия не имею. Я считал из расчета что это N27, форма ЕЕ, цифирь — ширина сердечника, параметры есть в даташите от какого-нить EPCOS, да и так их прикинуть не проблема. Собрал флайбэк на ЕМНИП ЕЕ19 (примерный аналог нашего Ш5х5), взлетел без настройки, 8 Вт отдает без напряга. Правда, я зазор подгонял контролируя индуктивность, а не величину зазора. У тебя на фото вроде ЕЕ16, с керном 4х4.
А вот колечко хрен знает. Оно работает как насыщающийся трансформатор, так что может там и специальный феррит. А может и нет. Можно же померить индуктивность витка и из этих данных прикинуть проницаемость. Можно и индукцию насыщения померить.
0
Высоковольтный транзистор для низковольтныз преобразователей очень плохо подходит — у него напряжение насыщения большое. Конкретно у того, что показан — около 1 В. Плюс насыщающийся сердечник. Конечно ни о каком КПД можно и не говорить.
0
Ну при такой мощности он не насыщается вроде. По крайней мере, мой преобразователь для мультиметра по такой же схеме почти, как твой фонарик) использует дроссель на колечке и КПД имеет вполне нормальный. Но транзистор пришлось подобрать по падению, это да.
0
Для мощных светодиодов они не подходят категорически.
Почему-же так категорически?
Я вот делал вот по такой схеме преобразователь для 1 Вт СИДа:

Питание от двух батареек размера «С». Выпрямитель нафиг не нужен — даже диод Шотки, это 0.2В*0.3А = 60 мВт потерь — примерно 6 % минус от КПД.
Вот так выглядит форма напряжения на диоде (1В/дел):

Средний ток через диод около 300 мА, при напряжении 3.4 В. Ток потребляемый от батарейки 420 мА при 2.9В. При снижении напряжения батарейки до 2 В потребляемый ток снижается до примерно 370 мА, ток через диод при этом около 180 мА. КПД в обоих случаях оценить труда не составит. Схема продолжает работать при снижении напрядения до 0.8 В, потребляемый ток, при этом в основном зависит от того, сколько батарейка может отдать.
Один выжный момент: в преобразователе нужно использовать дроссель с немагнитным зазором(в моём варианте — это ферритовая «гантелька»), феритовое колечко категорически для этих целей не подходит, так как будет быстро насыщаться. Большая часть энергии в дросселе запасается не в магнитопроводе, а именно в немагнитном зазоре.
Вот так это выглядит в сборе.
0
Почему-же так категорически?

Один выжный момент: в преобразователе нужно использовать дроссель с немагнитным зазором(в моём варианте — это ферритовая «гантелька»), феритовое колечко категорически для этих целей не подходит, так как будет быстро насыщаться

Сами спросили, сами ответили… xD
0
Так это в любом step-up/step-down/fly-back преобразователе нужно использовать дроссель с менагнитным зазором. А вот pull-push и мостовой топологии используются уже трансформаторы и зазора там быть не должно.
0
Так вот ты по какой схеме сделал) Да, популярная схема, особенно ее любят китайцы в своих фонариках на 1хАА. А вот одноваттник от нее я так и не смог раскачать от 1.5В. Зато запилил на ней преобразователь в мультиметр :)

Кстати, о гантельках. Их тоже есть в балласте, на входе. Хотя и не всегда.

А выпрямитель перед СИДом ставят, когда нужно стабилизировать ток.
0
Попячу ка я у тебя эту статью в коллективный блог. Хороший материал должен торчать наружу
0
OK.

ЫЫЫ, «силовая электроника», поржал. Хотя транзистор я мощный заюзал, да.

И да, статья вроде была чутка длиннее?
0
Преобразователи и схемы питания к силовой же относятся. Даже если обеспечивают пару микроватт для какого-нить RTC.
0
Ну разве что на пару предложений вначале. =)

А чем не силовая? Блок питания же. Вполне себе силовая часть.
0
Ай-яй-яй! :-)

Даже если обеспечивают пару микроватт для какого-нить RTC.

Похожие чувства я испытывал, когда прочитал в древнем журнале номинал конденсаторов в сантиметрах… xD
0
А все таки может где-то есть хоть приблизительный расчет, для сей чудо схемы (а то 1 автор пишет возьмите 25 витков другой 50, прям колдовство)? Прошлым летом хотел по подобному принципу сделать зарядку для трубы, от пальчиковой батарейки ( китайцы подобные продают, там 2 транзистора и дроссель да пара резисторов). Но вот как рассчитать, так и не нашел.
0
Боюсь, что нет.
0
Пока напряг мозг, и нагуглил расчет блокинг-генератора, думаю копать надо в этом направлении. Авторы ж этой схемы, не от фонаря ее сочинили.
0
Не от фонаря. Но тут считать почти нечего. Ток определяется параметрами обмотки и резюка. Проще намотать от балды и резюком подогнать. А КПД зависит в основном от падения напряжения на транзисторе. Так что ставить туда лучше что-нить вроде 8050 хотя бы.
0
А, и кстати, от этой схемы достаточно мощности не получишь. У китайцев там стоит трехногий step-up контроллер и мосфет, и все это работает на солидной частоте.
0
Пипец ума у аффтара… ради сраного колечка запороть целый ЛСД пускатель…

сразу вспомнил фильм с Никулиным — "- Как, пол-литру разбить ?! -Да… -Убью! "

Искаженная схема Радиокота — ценна тем, что работает до разряда в 0.3в.
0
Дрянные те пускатели. Лампы на них служат зачастую под 1-2к часов, но иногда ПРА успевает сгореть раньше. Так что я их тоже на детали дербаню. Он же не OSRAM расколупал) Но и те посчитаны под свои лампы и левые могут достаточно быстро угробить.
0
Абсолютно согласен. Не давно купили 3 лампы (типа акция потому дешево).У одной сразу треснула колба( не уследил, чуть не выкинули без меня, но все же успел вынуть потроха). Вторая сдохла через месяц, тут и помогли отвоеванные у мусоросборника потроха. И того — лучше купить одну дорогую, а если много дешевых, то чего и не юзать их начинку.
0
Осрам тоже говно. Недавно взял в Metro несколько лампочек Osram — за пол года не выжила ни одна :( А вот какой то нонеймовый китай пашет уже лет 8 и хоть бы хны. У него уже пластик потрескался весь, но горит зараза. Где бы еще таких нарыть.
0
А у меня с точностью до наоборот. Китайцы почти все вылетели, а из осрамов тока одну поменял. Да и та не сдохла, а приглючивает. Или контакт, или электролит (она одна из самых нагруженных и висит колбой вниз, что плохо). Мож ты левых купил? Ну и по крайней мере они не выкидывают позистор и дроссель фильтра.
Я их вообще тупо выбрасываю
Ртутные вроде ж не положено тупо выбрасывать? Правда представления не имею, есть ли у нас где-то пункт утилизации их.
заметил, что чаще выходят из строя лампы часто вкл-выключаемые, например, в коридоре.
Угу, они включение/выключение любят не больше, чем ЛН, если не меньше. А еще они не любят повторное включение раньше, чем остынет позистор задержки старта. И не любят висеть колбой вниз — электролит быстро высыхает. Но в целом, даже голимые китайцы служат заметно дольше ЛН (тоже голимых правда, «всего 7 рублей лампочка!»).
0
Не знаю, может у меня сеть такая брутальня или чо, но вот накаливания служат долго, а ЛДС дохнут только так. И дешевые и фирменные. Правда все равно стараюсь найти нормалную лдску и поставить ее.

А куда ее девать то? Освинцовывать и зарывать? Пунктов приема я что то не наблюдаю.
0
Хороший вопрос >_<
Разве что выкидывать в коробочках, чтобы раскокалась подальше от своего дома)
0
У меня из 15 Camelion-ов за 3 года только одна сгорела — та, что в ванной. Это при том, что напряжение в сети херачит под 240 В, лампочки накаливания (на 230 В) горят за месяц.
0
Ну вроде новые камелионы чуть лучше. Однако я уже все с эксплуатации снял. Еще были Космос, ComTech (эти — самые первые из купленных, не позже 2003-го, если не раньше) и несколько нонеймов. Из них стоят только 1-2 ComTech (потому что в моей комнате 99% времени освещение только от монитора и настольной лампы) и еще один непомнюкакой китай. Почти все снятые — вышли из строя, у большинства из них — перегорание одной из нитей накала. Также 1-2 камелиона сняты из-за глюков (спонтанно гаснет, скорее всего из-за говенных электролитов). Еще снят один OSRAM Long Life, из самого нагруженного места — он тоже поглючивал, причем довольно странно — я долго грешил на плохой контакт в патроне. Сейчас стоят Nakai и OSRAM, пока нареканий нет, хотя типичный срок службы китайцев они уже отработали.
0
Я параллельно сгоревшей нити подключал небольшой резюк ом на 10. Еще немного продлевал ей жизнь. Пока вторая уже не сгорит
0
Я из деталей балласта (трансформатора и транзистора + разная всячина) делал повышатель до, примерно, киловольта и подключал к перегоревшим выводам колбы — она светила, правда синим и слабее. Получалось низковольтное освещение из сгоревшей лампы. Да их итак можно чинить – они работают вполне и с перегоревшими нитями.
0
Перегорание нитей — не единственная проблема. Обычно у них уже значительно снижен световой поток и подсох электролит в драйвере. Лучше купить хорошую.
Разбирать их кстати надо крайне осторожно. Колбу очень легко сломать, а пары ртути здоровья не добавят.
0
У меня в сети 230 вольт всегда. Накаливания работают годами (беру только филипсовские, по 30р которые)
0
Ну висит у меня в коридоре «вниз» ноунейм лет восемь уже.

В тех балластах электролиты и транзюки редко меняю,
для советских труб соседям на дачи раздаю, те мне
тоже что не особо ценное отдают… помогаю в общем )

Эти трубы по от 12руб за 20вт стоят, и света больше.
0
Я их вообще тупо выбрасываю
0
А чего бы не расковырять дохлый балласт? Да, сдох именно балласт, инфа 100%.
0
заметил, что чаще выходят из строя лампы часто вкл-выключаемые, например, в коридоре.
0
Эти балласты использую только пока работает лампа (лень ковырять). Для себя собирал бы на микросхеме. Например, в последней раздаче халявы от NXP раздавали UBA2024 — всего 8 ног, DIP-корпус, паяй-не хочу. Жаль, что те, что пришли, оказались модификацией на 120 вольт :).

А вот эти колечки, что из энергосберегаек — они отличаются по каким-то параметрам между собой? Или все делаются из одной марки феррита? Недавно еще достал подобные из электрического триммера, на вид один в один, только диаметр побольше. Но там на них были намотаны сетевые провода (фильтрация помех). Там не мог оказаться какой-то силовой феррит с малой проницаемостью?

И еще: можно как-то заставить эту схему не сжирать аккумуляторы в 0? Для ni-mh это вроде бы вредно, как бы ограничить уровень на 2 вольтах для двух аккумуляторов AAA. Чтобы на выходе выдавал достаточно для питания 5 светодиодов (15В?).
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.