|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 101-150
Блок питания люминесцентной осветительной лампы. Ремонт и модернизация преобразователя напряжения для лампы освещения автомобиля ГАЗ-3110.
В. ХАРЬЯКОВ, г. Ташкент, Узбекистан
В последнее время зарубежные и российские производители легковых автомобилей все чаще используют для освещения салона люминесцентные лампы вместо традиционных накальных. Такие лампы, имеющие, как известно, существенно большие КПД и срок службы, установлены, в частности, и на отечественных автомобилях "Волге" ГАЗ-3110.
Поскольку в автомобиле низковольтная бортовая сеть, люминесцентную лампу приходится питать от специального преобразователя напряжения. Как поквзывает практика эксплуатации, этот преобразователь нередко достввляет владельцу машины много хлопот. Автор помещенной здесь статьи предлагает решение этой проблемы.
Чаще всего преобразователи для питания люминесцентных ламп строят на основе генератора с трансформаторной обратной связью, питающегося от бортовой сети автомобиля напряжением 12...14 В. Для примера на рис. 1 показана схема преобразователя напряжения для лампы освещения салона отечественного автомобиля ГАЗ-3110.
Генератор преобразователя выполнен на транзисторе VT1 и импульсном трансформаторе Т1, на транзисторах VT2—VT4 собран узел запуска.
Устройство смонтировано на стальной пластине-основании овальной формы с площадью поверхности около 100 см2. К верхней стороне пластины на стойках прикреплена печатная плата с деталями преобразователя. С нижней стороны установлена люминесцентная лампа КЛУ7/ТБЦ, закрытая съемным прозрачным колпаком. Дроссель L1 и трансформатор Т1 генератора собраны на стержневых ферритовых магнитопроводах, а накальный трансформатор Т2 — на броневом Б18.
Исправная лампа мощностью 7 Вт уверенно включается и светит довольно ярко. Потребляемый преобразователем ток при включенной лампе не превышает 600 мА. Но этим, к сожалению, и кончаются все достоинства устройства.
Как показал длительный опыт эксплуатации автомобиля, часто выходили из строя как сами довольно дорогие, кстати, люминесцентные лампы, так
и некоторые элементы преобразователя. Среди причин этих неприятностей не последними, по моему мнению, являются излишняя усложненность и слишком тяжелый тепловой режим преобразователя.
Все элементы преобразователя размещены весьма плотно на печатной плате размерами 97x27 мм, устанавливаемой над люминесцентной лампой, которая во время работы дополнительно подогревает плату. А если добавить к этому то обстоятельство, что мощный транзистор VT1 генератора установлен на теплоотвод с эффективной площадью рассеивания не более 6 см2 и вся плата вместе с теплоотводом прикрыта
пластмассовой крышкой, которая при монтаже светильника утапливается в обшивку салона, становится понятным, что устройство не в состоянии надежно работать в длительном режиме, особенно при повышенной температуре окружающего воздуха.
Наиболее частая неисправность преобразователя — выход из строя самовосстанавливающегося предохранителя F1 (US60, фирму-изготовителя, к сожалению, установить не удалось). Его начальное сопротивление — менее 1 Ом, но при протекании повышенного тока или внешнем нагревании оно значительно увеличивается, ограничивая тем самым потребляемый ток преобразователя, т. е. фактически отключает его от источника питания.
Чаще всего это происходит при неисправностях люминесцентной лампы (разгерметизация, нарушение контакта в разъемном соединении, обрыв нитей накала и т. д.). Потребляемый ток скачком увеличивается до 1,2 А, что приводит к срабатыванию предохранителя. После некоторого числа таких циклов начальное сопротивление предохранителя может самопроизвольно увеличиться до 2...5 Ом, а в некоторых случаях и до 30 Ом.
Понятно, что с таким "предохранителем" устройство не будет работать и после замены неисправной лампы. Попытка заменить его плавким предохранителем приводит чаще всего к перегреванию других элементов преобразователя и выходу их из строя.
Следует отметить, что о транзисторах КТ805НМ и КТ829АН в справочниках общего пользования никакой информации нет. Опыт показал, что эти приборы отличаются от своих собратьев по серии только цоколевкой.
Устранить вышеперечисленные недостатки удалось лишь после полного изменения электрической схемы преобразователя.
За основу нового устройства взят Преобразователь напряжения для питания люминесцентной лампы И. Нечаева, опубликованный в "Радио", 2005, № 5 нв с. 47, с некоторыми изменениями. Схема устройства изображена на рис. 2.
Для защиты транзистора VT1 блокинг-генератора от электрического и теплового пробоя введены дополнительные элементы — стабилитрон VD2, ограничивающий напряжение на базе транзистора, защитный диод VD3, нейтрализующий всплески напряжения ЭДС самоиндукции обмотки I трансформатора Т1, и лампа накаливания HL1, выполняющая функции балластного резистора и индикатора.
При обрыве цепи люминесцентной лампы напряжение, а соответственно, и ток в базовой цепи транзистора резко увеличиваются. При этом лампа накаливания ярко вспыхивает, гася излишек напряжения, ограничивая ток и сигнализируя о неисправности в цепи нагрузки.
Стабилитрон VD1 выполняет защитную функцию. При нормальной работе систем автомобиля он закрыт и в работе преобразователя участия не принимает. Если же напряжение питания кратковременно увеличивается, стабилитрон, открываясь, ограничивает питающее преобразователь напряжение на безопасном уровне. При длительном превышении питающего напряжения перегорает предохранитель FU1.
Новый преобразователь собран на плате старого. Для этого с платы удаляют все элементы, кроме фильтра L1C1C2 в цепи питания. Если заранее продумать размещение остальных деталей, можно использовать имеющиеся печатные проводники платы. Транзистор VT1 блокинг-генератора устанавливают непосредственно на металлическое основание старого устройства, не забыв диэлектрическую прокладку, смазанную теплопроводящей пастой. Выводы транзистора отрезками гибкого монтажного провода соединяют с печатной платой.
Лампу накаливания HL1 монтируют в сквозное отверстие, просверленное в печатной плате и основании, с таким расчетом, чтобы ее стеклянная колба частично выходила в зону установки люминесцентной лампы.
Учитывая жесткие условия эксплуатации устройства, необходимо обратить внимание на прочность крепления элементов и надежность пайки. На пластину-основание со стороны люминесцентной лампы следует наклеить алюминиевую фольгу с возможно большей отражающей способностью. Это уменьшит нагревание пластины лампой.
Импульсный трансформатор Т1 изготовляют на базе магнитопровода Б18 от старого преобразователя. Обмотка I содержит 20 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,2—0,25 мм, намотанных в два провода, сложенных вместе; обмотка II — 7 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,15—0,2 мм; обмотка III — 180 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,08—0,1 мм. Вначале наматывают обмотку III, а затем II и I. Обмотку III и ее выводы тщательно изолируют от других обмоток и магнитопровода. При сборке необходимо вложить между чашками магнитопровода бумажную шайбу от старого трансформатора для обеспечения немагнитного зазора.
Транзистор КТ817Г можно заменить любым из этой серии (годятся также КТ805АМ или даже КТ805НМ от старого преобразователя, но они крупнее, в связи с чем их труднее установить под печатной платой устройства).
Вместо стабилитрона КС147А можно использовать КС447А, КС147Г, а вместо КД209А — диод КД226В.
В качестве сигнальной лампы HL1 применена автомобильная лампа А12-1,2 (12 В; 1,2 Вт), используемая для освещения приборов. Для уменьшения габаритов у нее удаляют пластмассовый цоколь. Вместо А12-1.2 можно использовать любую другую малогабаритную лампу на 12 В с потребляемой мощностью не более 3 Вт.
Очень хорошие результаты удалось получить при использовании в преобразователе полевого транзистора (например, IRF730, IRF740). В этом случае стабилитрон КС147А следует заменить на Д814Б или Д814В.
При исправных элементах и безошибочной сборке устройство практически
не нуждается в налаживании. В отдельных случаях бывает нужно подобрать резистор R1 для установки нормальной яркости свечения люминесцентной лампы. Потребляемый преобразователем ток не должен превышать 450 мА как при включенной люминесцентной лампе, так и в случае, когда она демонтирована.
Если преобразователь собран на полевом транзисторе, резистор R2 следует заменить на другой, сопротивлением 430 Ом. Иногда может потребоваться подборка этого резистора по максимальной яркости свечения лампы EL1.
Устройство прошло испытание в реальных дорожных условиях с использованием люминесцентных ламп как исправных, так и с перегоревшими нитями
накала, не работающих со старым преобразователем, и показало отличные результаты при длительном включении (в том числе при температуре окружающего воздуха 35...40 °С).
Надо сказать, что из-за ограниченных размеров броневого магнитопровода Б18 изготовление надежно работающего импульсного трансформатора требует определенного опыта. Задача сильно упрощается с применением магнитопровода Ш6х6 из феррита 2000НМ (или подобного импортного). Обмотки на нем располагаются свободнее, их легче изолировать; некоторое увеличение сечения провода и числа витков позволяет увеличить КПД и надежность узла.
Обмотка I содержит 25 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,44—0,5 мм, II — 8 витков такого же провода, III — 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,15—0,18 мм. Последовательность намотки такая же, как описано выше.
При сборке магнитопровода нужно предусмотреть немагнитный зазор между его частями. Для этого между торцами смежных стержней вкладывают по полоске бумаги толщиной 0,1...0,2 мм. Под трансформатор в плате прорезают прямоугольное отверстие.
В заключение можно порекомендовать установить в устройство регулятор яркости, как это сделано в вышеупомянутой статье, что, несомненно, повысит сервисные удобства автомобиля и может значительно увеличить срок службы самих люминесцентных ламп.
Журнал Радио.
|
