В статье описывается простой способ ремонта фонарика с вышедшим их строя преобразователем напряжения.
Не так давно мне пришлось ремонтировать два аккумуляторных фонарика марки «Фо-Дик АН 0-05», с излучателем на пяти сверхъярких светодиодах. Результаты вскрытия приятно удивили: внутри корпуса имелся всего один аккумулятор (судя по напряжению на нём – щелочной) без маркировки и с приваренными ленточными выводами, а также преобразователь напряжения, состоящий из двух деталей: микросхемы типа SC6202 и накопительного дросселя.
Схема АКФ показана на Figur 1. Как видно из схемы, на микросхеме DA1 собран повышающий преобразователь напряжения, напряжение питания которого равно 1,2 В.
Рис. 1
С целью увеличения общего КПД преобразователя и максимального использования энергии аккумулятора, разработчики реализовали питание светодиодов в излучателе не от источника постоянного тока, а униполярными импульсами с повышенной частотой.
Поскольку неисправность первого экземпляра АКФ была вызвана механическими повреждениями, то после их устранения работоспособность фонарика была восстановлена, а параметры схемы и её элементов были измерены с помощью мультиметра APPA82 и измерителя Е7-15.
Ток потребления от АК с напряжением 1,2 В составил 100 мА, а частота питающих униполярных импульсов на выходе микросхемы DA1 – 252 кГц. Индуктивность дросселя L1 – 21 мкГн, активное сопротивление обмотки – 1,4 Ом. Во втором АКФ такого же типа с преобразователем на аналогичной ИМС типа SS510 вышла из строя сама ИМС, причём излучатель оказался исправным. Поскольку поиски упомянутых ИМС ни к чему не привели, было решено изготовить преобразователь такого типа самостоятельно.
Для проведения эксперимента было решено опробовать работу схемы от источника напряжения 1,2 В, с нагрузкой на пять включённых параллельно сверхъярких светодиодов (напряжение питания светодиода 3,7…3,9 В), причём в качестве активного элемента преобразователя (для хорошей повторяемости) использовать маломощный транзистор КТ315, который имеет достаточно малое напряжение насыщения (0,1 В при токе коллектора 100 мА).
Схема модернизированного АКФ показана на Figur 2. Как видно из схемы, генератор повышенного униполярного напряжения представляет собой блокинг-генератор. Баланс фаз и баланс амплитуд обеспечен конструктивно соответствующим изготовлением (намоткой и соединением обмоток I и II между собой) трансформатора Т1. Режим работы по постоянному току транзистора VT1 генератора определяется резистором R1. Конденсатор С2 установлен для уменьшения внутреннего сопротивления аккумулятора. Помимо собственно преобразователя, в схеме фонарика модернизации подверглись выпрямитель, светодиодный индикатор подключения к сети 220 В/50 Гц и светодиодный излучатель. Подробно необходимость такой модернизации описана в [1].
Fig. 2
Stelleinrichtung
В авторском варианте для проведения испытаний схемы преобразователя использовался источник постоянного тока Б5-7 с регулируемым выходным напряжением.
Настройка преобразователя заключается в подборе сопротивления R1 в цепи базы транзистора VT1 для получения тока потребления 35 мА, при напряжении питания 1,2 В. После установки такого тока частота колебаний генератора равнялась 52 кГц.
В процессе испытаний было отмечено, что при повышении напряжения питания до 1,5 В прирост тока потребления генератором от источника питания имеется, однако увеличения светоотдачи светодиодов визуально не наблюдается.
При повышении напряжения до 2 В ток потребления генератором от источника питания ещё больше увеличивается, однако яркость свечения светодиодов при этом ощутимо уменьшается.
При снижении напряжения питания до 1 В наблюдается некоторое увеличение яркости, что, по-видимому, вызвано изменением положения рабочей точки генератора на петле гистерезиса магнитопровода трансформатора Т1 и возникающими при этом резонансными явлениями в контуре преобразователя.
При дальнейшем уменьшении напряжения питания становится заметным уменьшение свечения светодиодов излучателя. Даже при снижении напряжения источника питания до 0,7 В свечение светодиодов вполне достаточно для того, чтобы чётко различить в темноте, что находится под ногами.
Измерения, проведённые с помощью цифрового осциллографа DS-1150, показали, что форма генерируемых преобразователем импульсов прямоугольная, с достаточно крутыми фронтами и спадами, амплитудой около 4 В и скважностью около 2, что подтверждает работу светодиодов излучателя в режиме номинальных напряжений, а также то, что рабочая точка магнитопровода трансформатора Т1 находится на линейном участке петли гистерезиса.
Das Design und die Details
Поскольку схема генератора предельно проста, было решено не изготавливать печатную плату, а выполнить соединения объёмным монтажом на небольшом кусочке электрокартона, зафиксировав детали клеем.
Транзистор VT1 – КТ315 с любым буквенным индексом или другой кремниевый с малым напряжением насыщения, например, КТ503. В авторском варианте, экземпляр транзистора VT1 специально не подбирался.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце К7х4х2 из феррита 2000НМ от плат 5-дюймовых дисководов старых отечественных ПК.
Обмотки I и II одинаковые, число витков каждой обмотки – 20, проводом диаметром 0,2 мм. Укладка витков на кольцо проведена с помощью челнока, одновременно двумя проводниками. Витки обмоток равномерно уложены по периметру магнитопровода. Взаимное соединение обмоток (фазировка) – в соответствии с Figur 2. Начало каждой обмотки на схеме условно обозначено точкой.
Для изготовления трансформатора Т1 можно также использовать кольцевой магнитопровод от синхронизирующего трансформатора от вышедшей из строя цокольной компактной люминесцентной лампы (обычно в ЦКЛЛ мощностью 20 Вт и более он имеет типоразмер К10х6х5), намотав на него то же количество витков с аналогичной укладкой и соединением обмоток между собой.
Fachliteratur
- Ёлкин С.А. Ремонт и модернизация светодиодного аккумуляторного фонарика // Электрик. – 2012. – №3. – С.14.
Autor: Сергей Ёлкин, г. Житомир
