Импульсный стабилизатор напряжения ламп накаливания

Схемы / Прочие схемы
Alexsandrs
1 522
5-10-2017, 17:17
0

Так случается в жизни, что проблемы в обществе порождают определенный спрос и соответственно предложение в какой-либо области техники. Проблемы с электроэнергией породили спрос на энергонезависимые источники освещения и различного рода преобразователи. Для основной массы населения Украины наиболее актуальной является проблема освещения. Самым первым откликнулся на этот спрос, как ни странно, Китай. Различного рода фонари и светильники со встроенными аккумуляторами, приемниками, магнитофонами буквально заполонили рынки. При довольно низкой цене они имеют и соответствующую надежность. Автору данных строк приходилось ремонтировать подобные фонари. После нескольких таких ремонтов у меня сложилось стойкое убеждение, что потребляемая мощность и количество света фонарей с люминесцентными лампами китайского производства не выдерживают никакой критики. Оказалось, что обычная лампа накаливания по субъективной оценке светит ярче, чем люминесцентная.

Автор, ориентируясь на такие показатели как цена, потребляемая мощность и количество света, попытался подыскать оптимальный вариант и остановил свой выбор на низковольтных криптоновых лампах с батарейками (производителя установить не удалось). Особенно яркой оказалась самая высоковольтная из найденных: 6 В, 0,82 А. Однако, выяснились и недостатки данных ламп. Они (как, впрочем, и остальные лампы накаливания) не любят повышенных напряжений. В реальных устройствах, где используются аккумуляторы, напряжение последних может меняться чуть ли не в 1,5 раза и лампа светит или с перекалом, или с недокалом. Поэтому имеет смысл установка в цепь питания лампы стабилизатора напряжения.

Параметрические стабилизаторы были отвергнуты сразу же, как весьма неэкономичные. После макетирования различных вариантов выбор был остановлен на весьма простой схеме, показанной на рисунке.

Были получены следующие технические характеристики:

- Коэффициент перекрытия по входному напряжению относительно выходного составляет 4-5;

- Коэффициент полезного действия - 0,85...0,95 в зависимости от используемой лампы накаливания и входного напряжения;

- Изменение выходного напряжения составило ±0,15...0,2 В.

Схема представляет собой ключевой эмиттерный повторитель. Частота генерации и длительность импульсов зависит от величины индуктивности коллекторной цепи и емкости в базовой цепи, а также от входного напряжения. Транзистор УТ1 является элементом сравнения. Если напряжение на базе УТ1 по отношению к эмиттерному напряжению больше, чем 0,650,7 В, транзистор открывается и задает смещение на базу транзистора УТ2, автогенератор запускается. В противном случае генерация срывается. В свою очередь напряжение на базе УТ1 задается источником опорного напряжения. Диод VD4 устраняет обратный выброс напряжения на индуктивности L1.2 при выключении УТ2, выбрасывая его в источник питания. Конденсатор С3 сглаживает высокочастотные пульсации в нагрузке. Конденсатор С1 плавно заряжается через резистор R1 и поэтому плавно изменяет выходное напряжение на нагрузке от нуля до номинального.

Детали. В качестве транзистора УТ1 можно использовать КТ3107, КТ814, КТ837, в качестве УТ2 - КТ805, КТ817, КТ819 (но результаты будут хуже, чем у КТ863А, так как напряжение насыщения у них больше). Диод VD4 любой высокочастотный с током большим 1 А. Индуктивность в цепи коллектора УТ2 должна составлять 120-200 мкГн. В схеме параметры катушки такие: L1.1 имеет 3 витка провода диаметром 0,3 мм, L1.2 - 60 витков провода диаметром 0,45 мм. Сердечник - ферритовое кольцо К20х12х6 Н1500-Н2000 или кольцо из альсифе- ра 50-60 ВЧ. Конденсатор С2 может иметь емкость от 0,1 до 1 мкФ. Эта емкость подбирается из условия получения стабильной частоты генерации. Частота генерации максимальна при напряжении на нагрузке равном половине напряжения питания и равна 20...50 кГц. Все транзисторы по причине высокого КПД используются без радиаторов. Для правильной работы схемы необходимо следить за фазировкой обмоток. Вместо одной лампы может быть и больше в любом соединении. При необходимости можно изменить напряжение стабилизации. Стабильность выходного напряжения может быть увеличена, если вместо резистора R1 установить генератор тока.

Описанную схему можно применить (при изменении элементной базы) для стабилизации напряжения сетевых ламп накаливания при питании постоянным током или в качестве регулятора напряжения паяльников.

Обсудить на форуме