Блок питания люминесцентной осветительной лампы
В. ХАРЬЯКОВ, г. Ташкент, Узбекистан

В последнее время зарубежные и российские производители легковых автомобилей все чаще используют для освещения св-лона люминесцентные лампы вместо традиционных нахальных. Твкие лампы, имеющие, как известно, существенно большие КПД и срок службы, установлены, в частности, и нв отечественных автомобилях "Волгв" ГАЗ-3110.
Поскольку в автомобиле низковольтная бортовая сеть, люминесцентную лампу приходится питать от специального преобразователя напряжения. Как поквзыввет првктика эксплуатации, этот преобразователь нередко достввляет владельцу мвшины много хлопот. Автор помещенной здесь статьи предлагает решение этой проблемы.
Чаще всего преобразоввтели для питания люминесцентных ламп строят на основе генератора с трансформаторной обратной связью, питающегося от бортовой сети ватомобиля напряжением 12...14 В. Для примера на рис. 1 показана схема преобразователя напряжения для лампы освещения салона отечественного автомобиля ГАЗ-3110.

Генератор преобрвзоввтеля 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 магнито-проводах, 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 теплоаой 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 трвнзистор VT1 генервтора установлен не теплоотвод с эффективной площадью рассеивания не более 6 см2 и вся плате вместе с теплоотводом прикрыта
пластмассовой крышкой, которая при I монтаже светильника утапливается I в обшивку салона, становится понят- I ным, что устройство не в состоянии на- ] дежно работать в длительном режиме, I особенно при повышенной температуре I окружающего воздуха.
Наиболее частая неисправность пре- I образователя — выход из строя само- I восстанавливающегося предохранителя I F1 (US60, фирму-изготовителя, к сожа- I лению, установить не удалось). Его начальное сопротивление — менее 1 Ом, I но при протекании повышенного тока или внешнем нагревании оно значительно увеличивается, ограничиввя тем самым потребляемый ток преобразователя, т. е. фактически отключвет 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 числв 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 спрввочниках общего пользования никакой информв-ции нет. Опыт показал, что эти приборы отличаются от своих собратьев по се- | рии только цоколевкой.

Устранить вышеперечисленные недостатки удалось лишь после полного ' изменения электрической схемы пре- ! образователя.
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 трвнзисторв VT1 бло-кинг-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 кратповременно 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 стврого устройстве, 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 плвте и основании, с таким рвсчетом, 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 магнитопроводв. При сборке необходимо вложить между чешками мвгнитопровода бумажную шайбу от стврого трвнсформвторв для обеспечения немвгнитного звзора.
Транзистор КТ817Г можно звменить любым из этой серии (годятся также КТ805АМ или даже КТ805НМ от стврого преобрвзоввтеля, но они крупнее, в связи с чем их труднее установить под печатной платой устройстве).

Вместо стабилитроне КС147А можно использовать КС447А, КС147Г, а вместо КД209А — диод КД226В.
В качестве сигнальной лампы HL1 примененв ввтомобильнвя лампа А12-1,2 (12 В; 1,2 Вт), используемвя для освещения приборов. Для уменьшения га-бвритов у нее удаляют пластмассовый цоколь. Вместо А12-1.2 можно исполь-зовать любую другую малогабаритную лвмпу не 12 В с потребляемой мощностью не более 3 Вт
Очень хорошие результаты удалось получить при использовании в преобразователе полевого трвнзисторв(например, IRF730, IRF740). В этом случае стабилитрон КС147А следует звменить не Д814БилиД814В
При исправных элементах и безошибочной сборке устройство практически
не нуждается в налаживании. В отдельных случаях быввет нужно подобреть резистор R1 для установки нормальной яркости свечения люминесцентной лампы Потребляемый преобрвзовете-лем ток не должен превышать 450 мА как при включенной люминесцентной лампе, тек и в случее, когда она демонтирована.

Если преобразователь собран не полевом трензисторе, резистор R2 следует звменить на другой, сопротивлением 430 Ом. Иногда может потребоваться подборке этого резисторе по мекси-мальнои яркости свечения лампы EL1.
Устройство прошло испытание в реальных дорожных условиях с использованием люминесцентных ламп как исправных, тек и с перегоревшими нитями
некала, не работающих со старым пре-обрезоветелем, и показало отличные результаты при длительном включении (в том числе при темперетуре окружею-щего воздуха 35...40 °С).
Надо сказать, что из-за огреничен-ных размеров броневого мвгнитопровода Б18 изготовление надежно работею-щего импульсного трвнсформвторв требует определенного опыта. Задача сильно упрощается с применением магнитопровода Шбхб 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. Последоввтельность 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 порекомендо-ввть установить в устройство регулятор яркости, как это сделано в вышеупомянутой статье, что, несомненно, повысит сервисные удобстве ввтомобиля и может значительно увеличить срок службы свмих люминесцентных лвмп