Источники электропитания фотовспышек

Источники питания электронных фотовспышек весьма разнообразны. У одних фотовспышек ("Молния", "Луч-59") - это высоковольтная батарея постоян­ного тока напряжением 300 В, у других ( ФИЛ-6 ., "Свет", "Фотон") — сеть переменного тока напряжением 127 и 220 В, наконец, у третьих (ФИЛ-5) -низковольтные источники напряжения (аккумуляторы, низковольтные батареи). Имеется весьма большая группа фотовспышек, которые могут работать либо от сети переменного тока, либо от источника постоянного тока.

В качестве источника постоянного тока применяют батарею типа 330-ЭВМЦГ-1000 с номинальным рабочим напряжением около 300 В. Этот способ питания имеет ряд недостатков, к которым относятся: большая масса батареи, достигающая 2 кг, довольно крупные ее габариты, интенсивный разряд батареи при частом использовании и замедленный при хранении. Однако простота схемы фотовспышки, ее автономность, высокая надежность стали решающими факторами, обусловившими использование батарей.

В фотовспышках, питающихся от сети переменного тока, обычно применяют однополупериодный выпрямитель (рис. 5,в). Во время положительного полу периода (рис. 5, б) сопротивление диода мало (точки 1-2) и он пропускает ток, который заряжает конденсатор С и одновременно питает сопротивление нагрузки Кц. С некоторого момента времени t₂ мгновенное значение и переменного напряжения становится меньше напряжения конденсатора U_c. В результате этого потенциал анода становится меньше потенциала катода, диод запирается, т.е. его сопротивление значительно увеличивается, поэтому ток через диод прекращается и конденсатор начинает разряжаться через резистор R_h. Разряд конденсатора продолжается до тех пор, пока переменное напряжение и не станет больше напряжения конденсатора U_c(точка 3 рис. 5, б).

В таких выпрямителях конденсатор практически заряжается до максимального значения напряжения, определяемого соотношением

Если сопротивление R_h взять большим, то за время t₂ - t₃ конденсатор С разрядится незначительно и с момента времени t₃ вновь начинает заряжаться, поэтому можно считать напряжение на конденсаторе постоянным.

При всей своей простоте этот способ питания фотовспышек обладает существенным недостатком: его можно использовать только там, где имеется электросеть, а соединительные проводники ограничивают свободу действий фотографа.

В последнее время появилась тенденция применять в качестве источников питания малогабаритные низковольтные батареи и аккумуляторы. С целью повышения напряжения от нескольких вольт до рабочего напряжения около 300 В в схемы фотовспышек вводят преобразователи напряжения.

На рис. 6, а приведена распространенная схема двухтактного преобразователя напряжения. Она выполняется симметричной относительно источника питания и состоит из двух транзисторов VTI и VT2 и трансформатора Т с сердечником из пермаллоя, имеющего прямоугольную петлю гистерезиса (рис. 6,6). Обмотки трансформатора включаются так, чтобы на концах, обозначенных точками, наво­дились напряжения одной полярности.

Схема обладает неизбежной асимметрией, одной из причин которой является разброс параметров транзисторов. Допустим, что при включении источника пита­ния открылся транзистор VTI Так как первичная обмотка / трансформатора обладает большим индуктивным сопротивлением, ток коллектора увеличивается не мгновенно, а происходит его относительно медленное линейное нарастание (рис. 6, в, точки 1-2). Магнитный поток Ф также нарастает линейно (рис. 6,6, точки 1—2) согласно нарастанию коллекторного тока транзистора VTI. По мере увеличения магнитного потока скорость нарастания коллекторного тока уменьшается (рис. 6, в, точка 3). Прекращение роста тока коллектора приостанавливает также нарастание магнитного потока в сердечнике (рис. 6,6, точка 3), что вызывает уменьшение ЭДС, наведенной в обмотке обратной связи 2 (рис. 6,а). Это, в свою очередь, приводит к тому, что отрицательное смещение на базе тран­зистора VT1 уменьшается, вызывая уменьшение коллекторного тока. Магнитный поток в сердечнике начинает уменьшаться (рис. 6, б, точки 3-4), что ведет к изме­нению знаков ЭДС, наводимых в обмотке обратной связи 2. Транзистор VT2 начинает открываться, а транзистор VT1 закрываться. Процесс носит лавинообразный характер и приводит к тому, что транзистор VT2 открывается.

В дальнейшем будет происходить увеличение тока коллектора транзистора VT2, а магнитный поток в сердечнике, изменив свое направление, начинает увеличиваться (рис. 6, б, точки 4—5) и при достижении насыщения сердечника (рис. 6, б, точка 6) скорость изменения коллекторного тока VT2 становится равной нулю и вновь произойдет переключение транзисторов.

Изменяющийся магнитный поток будет наводить во вторичной обмотке 3 трансформатора переменную ЭДС, по форме близкую к прямоугольной (рис. 6, г). Это переменное напряжение прямоугольной формы в дальнейшем выпрямляется.

Такая схема имеет существенный недостаток. По мере разряда батареи уменьшается напряжение на выходе преобразователя, что ведет к большим погрешностям экспозиции. Таким недостатком обладает преобразователь напряжения типа ПП-70, предназначенный для автономного питания фотовспышки от двух батарей типа 3336Л.

С целью устранения этого недостатка и обеспечения стабилизации уровня максимального выходного напряжения преобразователя при разрядке батарей заводскую схему ПН-70 можно несколько изменить (рис. 7). Вместо резистора R1, имеющегося в схеме ПН-70, включают дополнительную схему на транзисто­рах VT1 и VT2, стабилитроне VD1 и резисторах R1, R2, R3 и R4. Действие схемы основано на регулировании тока базы выходных транзисторов VT3 и VT4 в зави­симости от выходного напряжения преобразователя.

В исходном состоянии стабилитрон VD1 закрыт, транзисторы VT1 и VT2 от­крыты и преобразователь работает в режиме автогенератора. Напряжение, снимаемое с третьей обмотки трансформатора, поступает на выпрямитель, собранный по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение заряжает накопительный конденсатор фотовспышки, по мере заряда которого увеличивается напряжение на резисторе R2. Когда накопительный конденсатор зарядится до напряжения 280 В, напряжение на резисторе R2 становится достаточным, чтобы стабилитрон VD1 открылся. В результате этого на базу транзистора VT1 подается положительное напряжение и он закрывается. Ток базы транзистора VT2 становится равным нулю, он тоже закрывается, сопротивление в цепи базы транзисторов VT3 и VT4 значительно увеличивается и генерация преобразователя прекращается.

Если вспышки не произойдет, то схема остается в таком состоянии, пока накопительный конденсатор не разрядится до напряжения приблизительно 260 В, на котором стабилитрон VD1 закроется. Тогда вновь начнется автогенерация преобразователя и накопительный конденсатор подзарядится до напряжения 280В.

Модернизация схемы приводит к несущественному уменьшению выход­ного напряжения преобразователя. Оно становится равным 280 В. Однако при глубоком разряде батареи (9. ... 5,5 В) напряжение преобразователя уменьша­ется незначительно с 280 до 260 В.

Наладка и регулировка схемы сводится к установке уровня максималь­ного напряжения преобразователя и потребляемого тока. При новых батареях путем подбора сопротивления резистора R2 устанавливают максимальное выходное напряжение 280 В. Потребляемый ток преобразователя не должен превышать в момент включения 0,7 . . . 0,9 А, что достигается подбором сопротивления резистора R4.

В результате модернизации схемы время заряда накопительного конденсатора фотовспышки несколько увеличивается (для ФИЛ-41 достигает 25 ... 33 с). Дополнительная часть схемы монтируется в корпусе преобразователя. Модернизированная схема преобразователя позволяет сделать работу с фото­вспышкой более стабильной.