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 Fig.1. Как видно из схемы, на микросхеме DA1 собран повышающий преобразователь напряжения, напряжение питания которого равно 1,2 В.
Figure. 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 Fig. 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
Adjusting device
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.
The design and 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 Fig. 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.
Literature
- Ёлкин С.А. Ремонт и модернизация светодиодного аккумуляторного фонарика // Электрик. – 2012. – №3. – С.14.
Author: Sergei Elkin, Zhitomir
