Схема электронного трансформатора для галогенных ламп

↑ Усовершенствование Tasсhibra — конденсатор в ПОС вместо резистора!

Можно избежать нагрева резистора R5, заменив его… конденсатором. Цепь ПОС при этом безусловно пробретает некоторые резонансные свойства, но каких либо ухудшений в работе БП не проявляется. Более того, конденсатор, установленный взамен резистора, нагревается значительно меньше, чем замененный резистор. Так, частота при установленном конденсаторе емкостью 220nF, возросла до 86,5кГц (без нагрузки) и составила при работе на нагрузку 88,1кГц.

Запуск и работа преобразователя оставались такими же стабильными, как и в случае с применением резистора в цепи ПОС. Заметим, что потенциальная мощность БП пи такой частоте возрастает до 220 Вт (минимально). Мощность трансформатора: значения — приблизительны, с определенными допущениями, но не завышены.

К сожалению, у меня не было возможности для испытания БП с большим нагрузочным током, но, полагаю, что и описания произведенных экспериментов достаточно для того, чтобы обратить внимание многих на такие, вот, простые схемки преобразователей питания, достойных для использования в самых различных конструкциях. Заранее приношу извинения за возможные неточности, недоговоренности и погрешности

Исправлюсь в ответах на ваши вопросы

Заранее приношу извинения за возможные неточности, недоговоренности и погрешности. Исправлюсь в ответах на ваши вопросы.

Немного о трансформаторах

Рис.1: Трансформатор.

Прежде, чем приступить к основной части, сделаю небольшое напоминание о том, что же такое электронный трансформатор и для чего он предназначен. Трансформатор используется для преобразования одной переменной напряжения в другую (например, 220 вольт в 12 вольт). Это свойство электронного трансформатора очень широко используется в радиоэлектронике. Существуют однофазные (ток течёт по двум проводам – фаза и «0») и трёхфазные (ток течёт по четырём проводам – три фазы и «0») трансформаторы. Основным значимым моментом при использовании электронного трансформатора является то, что при понижении напряжения сила тока в трансформаторе увеличивается.

У трансформатора имеется как минимум одна первичная и одна вторичная обмотка. Питающее напряжение подключается на первичную обмотку, ко вторичной обмотке подключается нагрузка, либо снимается выходное напряжение. В понижающих трансформаторах провод первичной обмотки всегда имеет меньшее сечение, чем провод вторичной. Это позволяет увеличить количество витков первичной обмотки и как следствие её сопротивление. То есть при проверке мультиметром первичная обмотка показывает сопротивление в разы большее, чем вторичная. Если же по какой-то причине диаметр провода вторичной обмотки будет небольшим, то по закону Джоуля-Лэнса вторичная обмотка перегреется и спалит весь трансформатор. Неисправность трансформатора может заключаться в обрыве и или КЗ (коротком замыкании) обмоток. При обрыве мультиметр показывает единицу на сопротивлении.

↑ Первый запуск

Итак, все готово для первого пуска переделанной схемы «Tashibra». Включаем для начала — без нагрузки, но не забываем о предварительно подключенном вольтметре на выход преобразователя и осциллографе. При правильно сфазированных обмотках обратной связи, преобразователь должен запуститься без проблем. Если запуска не произошло, то провод, пропущенный в окно коммутирующего трансформатора (отпаяв его предварительно от резистора R5), пропускаем с другой стороны, придав ему, опять же, вид законченного витка. Подпаиваем провод к R5. Вновь подаем питание на преобразователь. Не помогло? Ищите ошибки в монтаже: КЗ, «непропаи», ошибочно установленные номиналы.

При запуске исправного преобразователя с указанными моточными данными, на дисплее осциллографа, подсоединенного к вторичной обмотке трансформатора Tr2 (в моем случае — к половине обмотки) будет отображена неизменяющаяся во времени последовательность четких прямоугольных импульсов. Частота преобразования подбирается резистором R5 и в моем случае при R5=5,1 Ohm, частота ненагруженного преобразователя составила 18 кГц.

При нагрузке 20 Ом — 20,5 кГц. При нагрузке 12 Ом — 22,3 кГц. Нагрузка подсоединялась непосредственно к контролируемой приборами обмотке трансформатора с действующим значением напряжения 17,5 В. Расчетное значение напряжения было несколько иным (20 В), но выяснилось, что вместо номинала 5,1 Ом, сопротивление установленного на плате R1=51 Ом. Будьте внимательны к подобным сюрпризам от китайсикх товарищей.

Впрочем, я счел возможность продолжить эксперименты без замены этого резистора, несмотря на его существенный, но терпимый нагрев. При отдаваемой преобразователем мощности в нагрузку около 25 Вт, мощность, рассеиваемая на этом резисторе не превышала 0,4 Вт.

Что же касается потенциальной мощности БП, то при частоте 20кГц установленный трансформатор сможет отдать в нагрузку не более 60-65Вт.

Попробуем частоту повысить.

При включении резистора (R5) сопротивлением 8,2 Ом, частота преобразователя без нагрузки возросла до 38,5 кГц, с нагрузкой 12 Ом — 41,8 кГц.

При такой частоте преобразования с имеющимся силовым трансформатором можно смело обслужить нагрузку мощностью до 120Вт.

С сопротивлениями в цепи ПОС можно экспериментировать и дальше, добиваясь необходимого значения частоты, имея ввиду, однако, что слишком большое сопротивление R5 может приводить к срывам генерации и нестабильному запуску преобразователя. При изменении параметров ПОС преобразователя, следует контролировать ток, проходящий через ключи преобразователя.

Можно эксперементировать так же и с обмотками ПОС обоих трансформаторов на свой страх и риск. При этом следует предварительно произвести расчеты количества витков коммутирующего трансформатора по формулам, размещенным на страничке //interlavka.narod.ru/stats/Blokpit02.htm, например, или с помощью оной из программ г-на Москатова, размещенных на страничке его сайта //www.moskatov.narod.ru/Design_tools_pulse_transformers.html.

В чем необходимость?

Данное ментальное «сооружение» обладает весомым значением в такой сфере человеческой деятельности, как психология. Бывают такие ситуации, когда что-либо не устраивает – качество жизни, работа, окружение и т. д. С подобным сталкивалось очень много людей, иначе самой психологии (включая специалистов) вовсе бы не существовало.

Так вот рассматриваемая пирамида может оказать существенную пользу:

Позволяет осознать ситуацию, сложившуюся не лучшим образом. При проведении экспресс-анализа обнаруживаются места, требующие корректировки.
Есть возможность расставить имеющиеся проблемы по ступеням, после чего начинать решать те, что расположены на самом нижнем ярусе. Тем самым человек придерживается нужного направления, что немного напоминает подъем по карьерной лестнице. То есть движение вверх позволяет вывести свою жизнь на новый уровень

Пирамида логических уровней Дилтса актуальна для решения многих вопросов – это не только самореализация в жизни, включая построение карьеры, денежные моменты. Она способствует детальной проработке личных качеств. А они весьма цены для построения гармоничных отношений с партнерами (коллегами) по работе, друзьями (дворовыми или по месту учебы), родственниками, новым окружением.

Достоинства электронных преобразователей

К числу основных достоинств устройств, построенных на основе ЭТ, относят следующие особенности работы схемы:

выходной трансформатор блока питания не запустится без подсоединения к нему нагрузки – перейдет в активный режим, если только к нему подключен светильник с лампочкой;
помимо щадящего режима работы элементов электронной схемы это свойство ЭТ позволяет экономить на расходуемой электроэнергии;
в изделии легко реализуется система защиты от опасных перегрузок и коротких замыканий.

В качестве образца, используемого для самодельного изготовления блока питания на таком трансформаторе, нередко берутся более сложные полумостовые схемы. Обычно они построены на базе драйверов типа IR2153 или подобных ему электронных компонентов. В качестве дополнительной опции в них предусмотрен индикаторный светодиод, сигнализирующий о наличии высокочастотных колебаний.

Трансформаторы с регулятором

Трансформатор 220-12 В с регулятором устроен довольно просто. Реле в данном случае стандартно используется проводного типа. Непосредственно регулятор устанавливается с модулятором. Для решения проблем с обратной полярностью имеется кенотрон. Использоваться он может с обкладкой или без нее.

Триггер в данном случае подсоединяется через проводники. Указанные элементы способны работать только с импульсными расширителями. В среднем параметр проводимости у трансформаторов данного типа не превышает 12 мк

Также важно отметить, что показатель отрицательного сопротивления зависит от чувствительности модулятора. Как правило, он не превышает 45 Ом

Технические условия изготовления

Переделать электронный трансформатор в импульсный блок питания не так просто, как это оказывается на практике. Помимо трансформатора потребуется установка выпрямительного моста на выходе и сглаживающего конденсатора. В случае необходимости используется стабилизатор напряжения и подключение нагрузки.

Необходимо учитывать, что запуск преобразователя невозможен без нагрузки или при недостаточной нагрузке. Это легко проверить с помощью светодиода, подключаемого к выходу выпрямляющего устройства с использованием ограничительного резистора. В итоге все дело закончится лишь одной вспышкой светодиодного источника света в момент включения.

Для того чтобы появилась еще одна вспышка, преобразователь необходимо сначала выключить, а затем снова включить в сеть. Добиться постоянного свечения вместо вспышек возможно путем подключения выпрямителя к дополнительной нагрузке, которая производит отбор полезной мощности с выделением тепла. Данная схема может использоваться только при постоянной нагрузке, управляемой через первичную цепь.

Если же нагрузка требует более 12 вольт, выдаваемых электронным трансформатором, необходимо перемотать выходной трансформатор. Существуют и другой вариант решения этой проблемы, более эффективный и менее затратный.

Схема электронного трансформатора

Подробнее схему можно посмотреть тут. Список деталей для изготовления:

n-p-n транзистор 13003 2 шт.
Диод 1N4007 4 шт.
Плёночный конденсатор на 10nF 100V 1 шт (С1).
Плёночный конденсатор на 47nF 250V 2 шт (С2, С3).
Динистор DB3
Резисторы:

R1 22 ома 0.25W
R2 500 кОм 0.25W
R3 2.5 ома 0.25W
R4 2.5 ома 0.25W

Изготовление трансформатора на Ш-образном ферритовом сердечнике от компьютерного блока питания.

Первичная обмотка содержит 1-жильную проволоку диаметр 0.5 мм длинна 2.85 м. и 68 витков. Стандартная вторичная обмотка содержит 4-жильный провод диаметром 0.5 мм длинна 33 см. и 8-12 витков. Наматывать обмотки у трансформатора нужно в одном направлении. Намотка дросселя на ферритовом кольце диаметром 8 мм катушки: 4 витка зелёного провода, 4 витка жёлтого провода и не полный 1 (0.5) виток красного провода.

Динистор DB3 и его характеристика:

(I откр — 0.2 А), В 5 – это напряжение при открытом состоянии;
Среднее максимально допустимое значение при открытом состоянии: А 0.3;
В открытом состоянии импульсный ток составляет А 2;
Максимальное напряжение (во время закрытого состояния): В 32;
Ток в закрытом состоянии: мкА — 10; максимальное импульсное не отпирающее напряжение составляет 5 В.

Вот такая получилась конструкция. Вид конечно не очень, зато убедился что можно собрать это импульсное устройство питания самому.

Источник

Технические характеристики

Вольтаж галогенок бывает не только 220 и 12 вольт. В продаже можно найти лампочки на 24 и даже на 6 вольт. Мощность тоже может быть различной – 5, 10, 20 ватт. Галогеновые лампы от 220 В включаются прямо в сеть. Тем, которые работают от 12 В, необходимы специальные устройства, преобразующие ток из сети для 12 вольт, – так называемые трансформаторы или специальные блоки питания.

Двенадцативольтовые галогенки работают очень хорошо. Раньше, в 90-е годы, применялся трансформатор больших размеров на 50 Гц, который обеспечивал работу только одной галогеновой лампы. В современном освещении применяются импульсные высокочастотные преобразователи. По размерам очень маленькие, но могут потянуть 2 – 3 лампы одновременно.

На современном рынке встречаются как дорогие, так и дешевые блоки питания. В процентном соотношении дорогих продается около 5 %, а дешевки намного больше. Хотя, в принципе, дороговизна – это еще не гарантия надежности. В крутых преобразователях, к сожалению, не используются высококачественные детали, а лишь применяются хитроумные схемные «навороты», способствующие нормальной работе блока питания хотя бы в течение гарантийного срока. Как только он заканчивается, устройство сгорает.

Расчет электрических параметров

Для вычисления мощности используется формула на основе напряжения и тока на выходе:

Мощности плюсуются, если вторичных обмоток две (или больше).

Коэффициент полезного действия преобразователя не может быть выше 80%, поэтому первичная мощность:

Ток из первичной намотки во вторичную передается через сердечник, площадь которого полностью зависит от мощности первичной намотки. Для сердечника, который изготовлен из трансформаторной стали, площадь вычисляется по формуле:

Количество витков первичной обмотки:

При использовании сердечника из другого материала (некоторые используют жесть, обожженную проволоку, кровельное железо), то S необходимо увеличить на треть.

Количество витков вторичных намоток:

Так как часть напряжения теряется из-за сопротивления, расчетное количество желательно увеличить на 5-10%.

Блок питания на основе электронного трансформатора

Принципиальная схема электронного блока питания При изготовлении полноценного блока питания на основе электронного трансформатора постоянного тока на 12 Вольт к его схеме добавляется выпрямительный мост с элементами фильтрации. Этот узел состоит из 4-х вентильных диодов средней мощности с обратным напряжением до 1 кВ и током порядка 1 Ампер. После них полученное в результате выпрямления постоянное напряжение сглаживается (фильтруется) электролитическим конденсатором и мощным индуктивным дросселем.

Благодаря этому узлу удается управлять зарядной цепочкой из переменного резистора и конденсатора, входящих в электронный трансформатор.

Достоинством блока питания, собранного по рассмотренной схеме является простота и безотказность. Основой недостаток – сложность получения на выходе импульсного тока достаточно большой амплитуды. Схема подходит только для маломощных галогенных ламп, устанавливаемых в небольших светильниках типа «ночник».

↑ Переделываем? Конечно!

Тем более, что это совсем не сложно. Выпаиваем трансформатор. Разогреваем его для удобства разборки, чтобы перемотать вторичную обмотку для получения желаемых выходных параметров так, как показано на этом фото или с помощью любых других технологий.

В данном случае трансформатор выпаян лишь для того, чтобы поинтересоваться его моточными данными (кстати: Ш-образный магнитопровод с круглым керном, стандартных для компьютерных БП габаритов с 90 витками первичной обмотки, намотанными в 3 слоя проводом диаметром 0,65мм и 7-ю витками вторичной обмотки с впятеро сложенным проводом диаметром приблизительно 1,1мм; все это без малейшей межслойной и межобмоточной изоляции — только лак) и освободить место для другого трансформатора.

Для экспериментов мне было проще использовать кольцевые магнитопроводы. Занимают меньше места на плате, что дает (при необходимости) возможность использования дополнительных компонентов в объеме корпуса. В данном случае использовалась пара ферритовых колец с внешним, внутренним диаметрами и высотой, соответственно 32Х20Х6мм, сложенных вдвое (без склеивания) — Н2000-НМ1. 90 витков первички (диаметр провода — 0,65мм) и 2Х12 (1,2мм) витков вторички с необходимой межобмоточной изоляцией.

Обмотка связи содержит 1 виток монтажного провода диаметром 0,35мм.

Все обмотки наматываются в порядке, соответствующем нумерации обмоток. Изоляция самого магнитопровода — обязательна. В данном случае магнитопровод обмотан двумя слоями изоленты, надежно, кстати, фиксируя сложенные кольца.

Перед установкой трансформатора на плату ЭТ, выпаиваем токовую обмотку коммутирующего трансформатора и используем ее в качестве перемычки, запаяв туда же, но уже не пропуская через окно кольца трансформатора.

Устанавливаем намотанный трансформатор Tr2 на плату, запаяв выводы в соответствии со схемой на рис 4. и пропускаем провод обмотки III в окно кольца коммутирующего трансформатора. Используя жесткость провода, образуем подобие геометрически замкнутой окружности и виток обратной связи готов. В разрыв монтажного провода, образующего обмотки III обоих (коммутирующего и силового) трансформаторов, припаиваем достаточно мощный резистор (>1Вт) сопротивлением 3-10 Ом.

На схеме в рис 4 штатные диоды ЭТ не используются. Их следует удалить, как, впрочем, и резистор R1 в целях повышения КПД блока в целом. Но можно и пренебречь несколькими процентами КПД и оставить перечисленные детали на плате. По крайней мере, в момент проведения экспериментов с ЭТ, эти детали оставались на плате. Резисторы, установленные базовых цепях транзисторов следует оставить — они выполняют функции ограничения тока базы при запуске преобразователя, облегчая его работу на емкостную нагрузку.

Транзисторы непременно следует установить на радиаторы через изолирующие теплопроводящие прокладки (повзаимствованные, например, у неисправного компьютерного БП), предотвратив, тем самым их случайный мгновенный разогрев и обеспечив некоторую собственную безопасность в случае прикосновения к радиатору во время работы устройства.

Кстати, электрокартон, используемый в ЭТ для изоляции транзисторов и платы от корпуса, не является теплопроводным. Поэтому при «упаковке» готовой схемы БП в штатный корпус, между транзисторами и корпусом следует установить именно такие прокладки. Лишь в этом случае будет обеспечен хоть какой-то теплоотвод. При использовании преобразователя с мощностями свыше 100Вт на корпус устройства необходимо установить дополнительный радиатор. Но это, так, — на будущее.

А пока, закончив монтаж схемы, выполним еще один пункт безопасности, включив его вход последовательно через лампу накаливания мощностью 150-200 Вт. Лампа, в случае нештатной ситуации (КЗ, например) ограничит ток через конструкцию до безопасной величины и в худшем случае создаст дополнительное освещение рабочего пространства.

В лучшем случае, при некотрой наблюдательности лампой можно пользоваться, как индикатором, например, — сквозного тока. Так, слабое (или несколько более интенсивное) свечение нити лампы при ненагруженном или слабо нагруженном преобразователе, будет свидетельствовать о наличии сквозного тока. Подтверждением может послужить температура ключевых элементов — разогрев в режиме сквозного тока будет довольно быстрым. При работе исправного преобразователя видимое на фоне дневного света свечение нити 200-ваттной лампы проявится лишь на пороге 20-35 Вт.

Какую схему питания УНЧ выбрать?

Для питания микросхемы, я решил использовать двухполярное питание.

При двухполярном питании не требуется бороться с фоном и щелчками при включении. Кроме того, отпадает необходимость в разделительных конденсаторах на выходе усилителя.

Ну, и самое главное, микросхемы, рассчитанные на однополярное питание и имеющие соизмеримый уровень искажений, в несколько раз дороже.

Это схема блока питания. В нём применён двухполярный двухполупериодный выпрямитель, которому требуются трансформатор с двумя совершенно одинаковыми обмотками «III» и «IV» соединёнными последовательно. Далее все основные расчёты будут вестись только для одной из этих обмоток.

Обмотка «II» предназначена для питания электронных регуляторов громкости, тембра и стереобазы, собранных на микросхеме TDA1524. Думаю описать темброблок в одной из будущих статей.

Ток, протекающий через обмотку «II» будет крайне мал, так как микросхема TDA1524 при напряжении питания 8,5 Вольта потребляет ток всего 35мА. Так что потребление здесь ожидается менее одного Ватта и на общей картине сильно не отразится.

Технические характеристики

Переделка блока питания своими руками

Для работы галогенных ламп начали применяться импульсные источники тока с высокочастотным преобразованием напряжения. При домашнем изготовлении и налаживании довольно часто сгорают дорогостоящие транзисторы. Так как питающее напряжение в первичных цепях достигает 300 вольт, то к изоляции предъявляются очень высокие требования. Все эти трудности вполне можно обойти, если приспособить готовый электронный трансформатор. Он применяется для питания 12-вольтовых галогенок в подсветке (в магазинах), которые запитываются от стандартной электросети.

Существует определенное мнение, что получить самодельный импульсный блок питания – дело нехитрое. Можно лишь добавить выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор и стабилизатор напряжения. На самом деле все обстоит куда сложнее. Если к выпрямителю подключить светодиод, то при включении можно зафиксировать только одно зажигание. Если выключить и включить преобразователь в сеть снова, повторится еще одна вспышка. Чтобы появилось постоянное свечение, необходимо к выпрямителю подвести дополнительную нагрузку, которая, отбирая полезную мощность, превращала бы ее в тепло.

Один из вариантов самостоятельного изготовления импульсного блока питания

Описываемый блок питания вполне можно изготовить из электронного трансформатора мощностью 105 Вт. Практически этот трансформатор напоминает компактный импульсный преобразователь напряжения. Для сборки дополнительно понадобится согласующий трансформатор Т1, сетевой фильтр, выпрямительный мост VD1-VD4, выходной дроссель L2.

Схема двухполярного блока питания

↑ Переделываем? Конечно!

Обмотка связи содержит 1 виток монтажного провода диаметром 0,35мм.

Трансформатор GET 03

Трансформатор (12 Вольт) указанной серии пользуется большой популярность. Всего у модели имеются два резистора. Находятся они рядом с модулятором

Если говорить про показатели, то важно отметить, что частота модификации равняется 55 Гц. Подключение устройства осуществляется через выходной переходник

Расширитель подобран с изолятором. С целью решения проблем с отрицательной полярностью используются два конденсатора. Регулятор в представленной модификации отсутствует. Показатель проводимости трансформатора составляет 4,5 мк. Выходное напряжение колеблется в районе 12 В.