廢舊節(jié)能燈改制低壓直流電源.doc

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目 錄 前 言………………………………………………………………………3 1 直流穩(wěn)壓電源的性能…………………………………………………5 2 節(jié)能燈原理……………………………………………………………6 3 節(jié)能燈改制低壓直流電源的方法……………………………………9 3.1 改制方法說明……………………………………………………… 3.2 問題點(diǎn)簡介………………………………………………………… 4 自制低壓直流電源的性能與調(diào)試……………………………………11 4.1 改制方法……………………………………………………………11 4.2 調(diào)試方法……………………………………………………………13 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………15 摘 要………………………………………………………………………17 結(jié) 論………………………………………………………………………19 謝 辭………………………………………………………………………21 前 言 緊湊型節(jié)能燈（以下簡稱節(jié)能燈）是一種把電子鎮(zhèn)流器和燈管組合在一起的節(jié)能燈。具有體積小，光線柔和，發(fā)光效率高節(jié)約電能，價(jià)格較低等諸多優(yōu)點(diǎn)受到消費(fèi)者的青睞。節(jié)能燈損壞后，因價(jià)格不高，并因?yàn)闊艄芘c電子鎮(zhèn)流器相連，難以在市場上找到配件，一般均作廢棄處理。其實(shí)節(jié)能燈故障中多數(shù)情況是燈管壞了，電子鎮(zhèn)流器往往是完好的，只要稍作改動(dòng)，花費(fèi)兩三元錢的代價(jià)就可以改制成低壓直流電源，其輸出功率可達(dá)數(shù)瓦到十多瓦，作為充電器、隨身聽、MP3播放器、小收音機(jī)等的直流電源非常實(shí)惠。本文將詳細(xì)介紹節(jié)能燈的電路和改制為低壓直流電源的方法。 廢舊節(jié)能燈改制低壓直流電源 1 直流穩(wěn)壓電源的性能 電子設(shè)備中都需要穩(wěn)定的直流電源，穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，功率較小的直流電源大多數(shù)都是將50HZ的交流電經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后獲得的。整流電路用來將交流電壓變換為單向脈沖脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動(dòng)電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)輸入交流電源電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度邊哈時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定，穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等?！?duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)萬面的要求 1.1 穩(wěn)定性好 當(dāng)輸入電壓Usr （整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓Usc 的變化應(yīng)該很小一般要求 。 由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù)S 來表示：S的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下，S越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。2.輸出電阻小 負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載），輸出電壓Usc ，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。 　　輸出電阻（又叫等效內(nèi)阻）用rn 表示，它等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比。 反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力，rn 越小，則Ifz 變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0．01歐。 　3.電壓溫度系數(shù)小 　　當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來表示. 　　4.輸出電壓紋波小 　　所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S 。 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，用做一種簡單的穩(wěn)壓電源，可以滿足一般無線電愛好者的需要。但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對(duì)性能的要求，就必須再做一些改進(jìn)。從以下四個(gè)右面對(duì)它的性能加以改善，便可做成一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的穩(wěn)壓電源了。這就是：增加放大環(huán)節(jié)，提高穩(wěn)定性，使輸出電壓可調(diào)；用復(fù)合管做調(diào)整管，使輸出電流增大；增加保護(hù)電路，使電源工作安全可靠。 2節(jié)能燈的電路圖 節(jié)能燈用四個(gè)1N4007組成橋式整流電路，把220V市電整流濾波成約310V直流電，再經(jīng)兩個(gè)串聯(lián)的三極管、高頻變壓器以及電阻電容組成的正反饋電路，把直流電變換為數(shù)十千赫（振蕩頻率主要由電阻和電容的乘積決定）的高頻交流電對(duì)熒光屏燈管放電，燈管放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)燈管壁上的熒光粉就可產(chǎn)生白色的可見光。按電解電容濾波的方式可以把節(jié)能燈分為兩類：第一類，市電整流以后，采用一個(gè)3.3~4.7uf，耐壓400V的電解電容器作為濾波電容。燈管部分的電路有兩種：1、逆變產(chǎn)生的高頻交流電從三極管的Q1的集電極引出，經(jīng)線圈L、燈管一端的燈絲、電容C3、燈管另一 端的燈絲高頻變壓器T的反饋繞組和C2連接到Q1的發(fā)射極，如圖2-1所示 圖2-1 GD92B型 5W 節(jié)能燈電路 2、逆變產(chǎn)生的高頻交流電從三極管Q2的集電極引出，經(jīng)燈管一端的燈絲、電容C3、燈管另一端的燈絲、線圈L、電容C2、高頻變壓器T的反饋繞組連接到Q2的發(fā)射極，如圖2-2所示。 圖2-2 第二類節(jié)能燈的高壓濾波電容由兩個(gè)4.7~10.0uf耐壓250V的電解電容器串聯(lián)組成，燈管部分的電路從串聯(lián)電容的中點(diǎn)引出，經(jīng)線圈L、燈管一端的燈絲、電容C3、燈管另一端的燈絲、高頻變壓器T的反饋繞組連接到Q2的集電極，如圖2-3所示。 圖2-3 節(jié)能燈的元器件安裝在一片圓形或略呈方形的小銅箔板尺寸稍大、元件也略多一點(diǎn)，例如在兩個(gè)三極管的發(fā)射極增加了1~1.2?的電阻，三極管的基極和發(fā)射極之間連接了二極管，在Q1基極電路中串聯(lián)了電解電容，以增加電路的穩(wěn)定性等。此外，5~8W的節(jié)能燈中三極管采用MJE13001小功率管，24W以上節(jié)能燈則采用MJE13003。節(jié)能燈的啟動(dòng)的工作原理是：電路中線圈L和電容C組成串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率與三極管電路產(chǎn)生的高頻振蕩頻率近似相等。節(jié)能燈接入市電時(shí)燈管內(nèi)阻很大，諧振電路的Q值較高，LC電路的諧振峰比較尖、電路中流過的電流較大，次電流在C2上產(chǎn)生250V以上的高電壓，從而激發(fā)燈管放電而啟動(dòng)，燈管啟動(dòng)以后內(nèi)阻急劇下降，使LC電路的Q值大大降低，諧振峰比較平緩、LC電路的電流就大大降低了，此時(shí)燈管兩端的電壓降為數(shù)使伏（5W燈管為三十多伏）。如下圖所示。 電壓 啟動(dòng)時(shí)電壓高 啟動(dòng)完成 后電壓低 B A 頻率 L、C電路偏離諧振點(diǎn) L、C電路工作在諧振點(diǎn)上 3 節(jié)能燈改制低壓直流電源方法 3.1 改制方法說明 節(jié)能燈改制為低壓直流電源的方法并不難，只要把線圈L改繞為變壓器，再增加一個(gè)低壓整流和濾波電路即可。但問題是，原來LC處于諧振工作狀態(tài)，空載時(shí)L和C上的電壓很高，有了負(fù)載后電壓就大大下降，這種工作方式對(duì)節(jié)能燈的啟動(dòng)和工作有利。但對(duì)直流電源來說，從空載到滿載，要求輸出的電壓基本穩(wěn)定，不允許有太大的變化，而且空載和輕負(fù)載時(shí)L、C上電壓高，電流大，容易燒毀三極管和擊穿電容器，很不安全。解決的方法是改變LC電路的諧振頻率，最簡單的方法是增大電容的容量，降低電路的諧振頻率。原來的LC電路中，C是C2和C3串聯(lián)后的等值電容，現(xiàn)在把C3取下，就可降低LC電路的諧振頻率。在圖4中，LC電路原工作在A點(diǎn)，諧振頻率降低以后，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了B點(diǎn)，空載時(shí)電流很小，對(duì)三極管很安全，從空載到滿載，輸出電壓的變化也較小，可以滿足使用要求。圖1電路的改制方法是：把電路板的a點(diǎn)與d點(diǎn)連接起來，取下電容C3，再把線圈L改繞為變壓器。線圈L一般采用直徑為0.15~0.23mm的漆包線，繞260到320匝。但線圈L并未把骨架的空間占滿，在線圈上用絕緣膠帶纏繞三層就可以在上面繞制次級(jí)。次級(jí)線圈匝數(shù)可按每匝0.6V來考慮，例如要求直流輸出電壓6V，次級(jí)可繞6V/0.6=10匝。導(dǎo)線直徑則根據(jù)輸出的電流大小來決定，一般可取3A/m㎡.節(jié)能燈的L線圈多采用亂繞方式、占據(jù)骨架空間較大，次級(jí)線圈可能繞不下，解決的辦法有兩個(gè)：A、把初級(jí)線圈的匝數(shù)減小30~40匝，也就是一層初級(jí)線圈。B、重繞初級(jí)線圈，采用一匝緊靠一匝的排繞方法，繞7~8層，繞完后占據(jù)骨架的空間要比原來小得多，再繞次級(jí)線圈一般不會(huì)感到困難。變壓器的次級(jí)在連接一個(gè)有二極管和電解電容組成的半波整流電路、即可得到低壓直流電源。如圖3-1： 圖3-1 是利用一個(gè)9W節(jié)能燈改制的低壓直流電源。變壓器T2初級(jí)L線圈上原來的導(dǎo)線繞7層，共280匝，次級(jí)用0.44線三線并繞10匝。實(shí)測(cè)空載輸出電壓8V，負(fù)載電阻為6.8?時(shí)的輸出電壓為5.75V。 3.2 問題點(diǎn)簡介 改制中應(yīng)注意的幾個(gè)問題：1、在電解電容的旁邊，一定要并聯(lián)一個(gè)0.047uf~0.1uf的滌綸電容、以濾去高頻電流，否則電解電容易穿擊。2、整流二極管要用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管，不可用普通整流管。3、輸出電壓的大小與初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的匝數(shù)、電容的容量等多種因素有關(guān)，上面提到的每匝0.6V的數(shù)值只能供參考，繞制時(shí)可多繞上幾匝，制作完成后，再根據(jù)帶負(fù)載后的輸出電壓值來決定次級(jí)線圈的匝數(shù)。輸出電壓也可以采用改變C3電容的容量進(jìn)行微調(diào)。C3容量增大時(shí)輸出電壓下降。4、對(duì)于采用兩個(gè)串聯(lián)濾波電解電容的電路，有的節(jié)能燈的燈管部分只用了一個(gè)C3電容，就不可把電容C3取下，只需要把C3的容量增大到0.047uf甚至更大就行了。5、因采用半波整流電路，線圈中有叫大的直流電流分量，為避免磁芯飽和，在磁芯的接縫處要保留一點(diǎn)空隙，可墊一層0.1mm的絕緣紙。 4 進(jìn)一步提高自制低壓直流電源的性能 4.1改制方法 上述的改制方法雖有制作容易、改制成本低的優(yōu)點(diǎn)，但也存在輸出功率小、輸出低壓穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。如對(duì)電源的要求過高，需進(jìn)一步的改進(jìn)。1、增大輸出功率；5~18W的節(jié)能燈采用的三極管是MJE13001，功率小。改為直流電源后只能輸出5W~8W，再增加輸出功率會(huì)使三極管溫度升高、容易燒毀。增大輸出功率的方法是改用MJE13003管，并在三極管上加上散熱片。線圈L的磁芯截面為4.5mm*4mm,截面比較小，可改用E1型5mm*4.5mm磁芯。2、輸出電壓的穩(wěn)定：簡單的方法是在直流電源的輸出端再連接如圖4-1所示的幾種穩(wěn)壓電路。 圖4-1 他原來的電路板比較小，已難以安裝更多的元器件，可把這部分電路安裝在另一片電路板上。此辦法的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡單、制作容易，但穩(wěn)壓電路要消耗一部分功率，降低了電源的功率和輸出功率。這是用24W節(jié)能燈改制的直流穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電路部分消耗功率很小，效率提高很多，電源的要求性能很高，有了很好的改進(jìn)入圖4-2示。 圖4-2 4.2 直流穩(wěn)壓電源的調(diào)整測(cè)試方法 在直流穩(wěn)壓電源通電測(cè)試之前，必須認(rèn)真對(duì)安裝電路進(jìn)行下列事項(xiàng)的檢查。 （1） 對(duì)電源變壓器的絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)，以防止變壓器漏電，危機(jī)人身和設(shè)備的安全。一般采用兆毆表測(cè)量一、二次繞組之間、各繞組與接地屏蔽層之間、以及繞組與鐵心之間的絕緣電阻，其值不應(yīng)小于1000M?，如果用萬用表高電阻擋檢測(cè)，則其指示電阻均應(yīng)為無窮大。 （2） 電源變壓器的一次和二次繞組不能搞錯(cuò)，否則將會(huì)造成變壓器損壞或電源故障。 （3） 二極管的引腳（或整流硅橋和引腳）和濾波電容器的極性不能接反，否則將會(huì)損壞元器件。 （4） 三端穩(wěn)壓器的輸入、輸出和公共端一定要識(shí)別清楚，不能接錯(cuò)。特別是公共端不能開路，一旦開路，輸出電壓U0很可能接近U1，導(dǎo)致負(fù)載損壞。 （5） 檢查負(fù)載端不應(yīng)該有短路現(xiàn)象 參考文獻(xiàn) （1）吉雷 Protel 99從入門到精通，西安 西安電子科技大學(xué)出版社，2000 （2）王英劍 新型開關(guān)電源使用技術(shù) 北京 電子工業(yè)出版社 2002 （3）胡宴如 模擬電子技術(shù) 北京 高等教育出版社 2000 結(jié) 論 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、節(jié)能燈電路及穩(wěn)壓電路所組成，各部分的作用： （1）電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=η，式中η是變壓器的效率。 （2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 2．穩(wěn)壓電流的性能指標(biāo) 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電壓（紋波系數(shù)）及溫度系數(shù)。 （1） 紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀測(cè)其峰峰值一般為毫伏量級(jí)。也可用交流毫伏表測(cè)量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差。 （2）穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化。 摘 要 廢棄的電子節(jié)能燈不要扔掉，挑出同功率的壞燈，將其中燈管好和電路板好的拼到一起。 壞的節(jié)能燈電路板一般無修復(fù)價(jià)值，可以將上面的整流橋、濾波電容、脈沖變壓器保留，其余的元件拆除，然后適當(dāng)連線，就可以得到一個(gè)小巧的整流濾波板，如果在電路板的空處加上7805或7806等穩(wěn)壓塊，并在脈沖變壓器的前后接兩個(gè)1000μF的電容組成Л型濾波，配上合適的變壓器就成了一個(gè)非常優(yōu)質(zhì)的電源，噪音小的像用電池一樣，可以為收音機(jī)、隨身聽等供電。本人曾經(jīng)改過多個(gè)這樣的電源，效果非常令人滿意。 好的節(jié)能燈電路板有三個(gè)用處：一，可以將老式的電感熒光臺(tái)燈改造成新式的護(hù)眼燈；二，用來替換損壞的護(hù)眼燈電路板（要選功率大于等于原板的）；三，改制低壓直流電源。這三個(gè)方案我都試過，成功率極高且效果極好。 謝 辭 隨這畢業(yè)論文的漸漸完成，我的設(shè)計(jì)也即將結(jié)束了?；叵脒@些天的辛苦，從開始老師安排課題，自己又看了很多的資料，到后來定搞，使我掌握了許多知識(shí)，不僅知道自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了鞏固，而且為我在今后的工作中解決一些實(shí)際問題打下了良好的基礎(chǔ)。這和我的指導(dǎo)老師孟曉明老師給我的幫助和關(guān)心是分不開的，孟老師耐心的給我們的一次次講解和輔導(dǎo)，為我提供圖書資料等等，為我順完成畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件。我成績的取得與孟老師的關(guān)心和輔導(dǎo)是分不開的 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我滿懷著收獲的喜悅,在我的今后工作中，又經(jīng)歷了一次有意義的嘗試。 在這分別之時(shí)，向每位帶課教師致敬。 學(xué)生:：123