електронні трансформатори

Електронні трансформатори: призначення та типове використання

Застосування електронного трансформатора

Для того щоб поліпшити умови електробезпеки систем освітлення в деяких випадках рекомендується використання ламп нема на напругу 220В, а значно нижче. Як правило, таке освітлення влаштовується у вологих приміщеннях: підвалах, льохах, ванних кімнатах.

Для цих цілей в даний час застосовуються в основному галогенні лампи з робочою напругою 12В. Харчування таких ламп здійснюється через електронні трансформатори, про внутрішній устрій яких буде розказано трохи пізніше. А поки кілька слів про штатний використанні цих пристроїв.

Зовні електронний трансформатор являє собою невелику металеву або пластмасову коробочку, з якої виходять 4 дроти: два вхідних з написом ~ 220В, і два вихідних ~ 12В.

Все досить просто і зрозуміло. Електронні трансформатори допускають регулювання яскравості за допомогою диммеров (тиристорних регуляторів) звичайно ж з боку вхідної напруги. До одного диммери допускається підключення відразу декількох електронних трансформаторів. Природно, можливо і включення без регуляторів. Типова схема включення електронного трансформатора показана на малюнку 1.

Малюнок 1. Типова схема включення електронного трансформатора.

До переваг електронних трансформаторів, перш за все, слід віднести їх малі габарити і вага, що дозволяє встановлювати їх практично де завгодно. Деякі моделі сучасних освітлювальних приладів, розраховані на роботу з галогенними лампами, містять вбудовані електронні трансформатори, іноді навіть по кілька штук. Така схема застосовується, наприклад, в люстрах. Відомі варіанти, коли електронні трансформатори встановлюються в меблів для пристрою внутрішнього підсвічування полиць і вішалок.

Для пристрою освітлення приміщень трансформатори можуть встановлюватися за підвісною стелею або за гіпсокартонними плитами стінних покриттів в безпосередній близькості від галогенних ламп. При цьому довжина сполучних проводів між трансформатором і лампою не більше 0,5 - 1 метра, що обумовлено великими струмами (при напрузі 12В і потужності 60Вт струм у навантаженні не менше 5А), а також високочастотної складової вихідної напруги електронного трансформатора.

Індуктивний опір проводу збільшується зі збільшенням частоти, а також його довжини. В основному довжина і визначає індуктивність проводу. При цьому загальна потужність підключених ламп, не повинна перевищувати зазначену на етикетці електронного трансформатора. Для підвищення надійності всієї системи в цілому краще, якщо потужність ламп буде, нижче на 10 - 15% потужності трансформатора.

Мал. 2. Електронний трансформатор для галогенних ламп фірми OSRAM

Ось, мабуть, і все, що можна сказати про типове використанні цього пристрою. Є одна умова, про який не слід забувати: електронні трансформатори не запускаються без навантаження. Тому лампочка повинна бути підключена постійно, а включення освітлення проводиться вимикачем, встановленим в первинній мережі.

Але на цьому область застосування електронних трансформаторів не обмежується: нескладні доопрацювання, часто не потребують навіть розтину корпусу, дозволяють на базі електронного трансформатора створювати імпульсні блоки живлення (ІБП). Але перш, ніж говорити про це, слід познайомитися з пристроєм власне трансформатора ближче.

У наступній статті ми більш детально познайомимося з одним з електронних трансформаторів фірми Taschibra, а також проведемо невелике дослідження роботи трансформатора.

Як влаштований електронний трансформатор?

Зовні електронний трансформатор являє собою невеликий металевий, як правило, алюмінієвий корпус, половинки якого скріплені всього двома заклепками. Втім, деякі фірми випускають подібні пристрої і в пластикових корпусах.

Щоб подивитися, що ж там усередині, ці заклепки можна просто висвердлити. Таку ж операцію потрібно виконати, якщо намічається переробка або ремонт самого пристрою. Хоча при його низькій ціні куди простіше піти і купити інше, ніж ремонтувати старе. І все ж знайшлося чимало ентузіастів, які не тільки зуміли розібратися в пристрої приладу, але і розробити на його основі кілька імпульсних блоків живлення.

Принципова схема до пристрою не постачається, як і до всіх нинішнім електронних пристроїв. Але схема досить проста, містить малу кількість деталей і тому принципову схему електронного трансформатора можна змалювати з друкованої плати.

На малюнку 1 показана знята подібним чином схема трансформатора фірми Taschibra. Дуже схожу схему мають перетворювачі, що випускаються фірмою Feron. Відмінність лише в конструкції друкованих плат і типах використовуваних деталей, в основному трансформаторів: в перетворювачах Feron вихідний трансформатор виконаний на кільці, в той час як в перетворювачах Taschibra на Ш-подібному сердечнику.

В обох випадках сердечники виконані з фериту. Слід відразу зазначити, що кільцеподібні трансформатори при різних доробках приладу краще піддаються перемотуванню, ніж Ш - образні. Тому, якщо електронний трансформатор купується для дослідів і переробок, краще купити прилад фірми Feron.

При використанні електронного трансформатора лише для харчування галогенних ламп назву фірми - виробника значення не має. Єдине, на що слід звернути увагу, це на потужність: електронні трансформатори випускаються потужністю 60 - 250 Вт.

Малюнок 1. Схема електронного трансформатора фірми Taschibra

Короткий опис схеми електронного трансформатора, її переваги і недоліки

Як видно з малюнка, пристрій являє собою двотактний автогенератор, виконаний за полумостовой схемою. Два плеча моста виконані на транзисторах Q1 і Q2, а два інших плеча містять конденсатори C1 і C2, тому такий міст називається півмилі.

В одну з його діагоналей подається напруга мережі, випрямлена доданими мостом, а в іншу включена навантаження. В даному випадку це первинна обмотка вихідного трансформатора. За дуже схожою схемою виконані електронні баласти для енергозберігаючих ламп, але в них замість трансформатора включений дросель, конденсатори і нитки розжарення люмінесцентних ламп.

Для управління роботою транзисторів в їх базові ланцюга включені обмотки I і II трансформатора зворотного зв'язку Т1. Обмотка III це зворотний зв'язок по току, через неї підключена первинна обмотка вихідного трансформатора.

Керуючий трансформатор Т1 намотаний на феритових кільцях із зовнішнім діаметром 8 мм. Базові обмотки I і II містять по 3..4 витка, а обмотка зворотного зв'язку III - всього один виток. Всі три обмотки виконані проводами в різнобарвною пластикової ізоляції, що важливо при експериментах з пристроєм.

На елементах R2, R3, C4, D5, D6 зібрана ланцюг запуску автогенератора в момент включення всього пристрою в мережу. Випрямлена вхідним доданими мостом напруга мережі через резистор R2 заряджає конденсатор C4. Коли напруга на ньому перевищить поріг спрацьовування динистора D6, останній відкривається і на базі транзистора Q2 формується імпульс струму, який запускає перетворювач.

Подальша робота здійснюється без участі ланцюга запуску. Слід зауважити, що динистор D6 двосторонній, може працювати в ланцюгах змінного струму, у разі постійного струму полярність включення значення не має. В інтернеті його також називають «дияк».

Мережевий випрямляч виконаний на чотирьох діодах типу 1N4007, резистор R1 з опором 1 Ом і потужністю 0, 125Вт використовується в якості запобіжника.

Схема перетворювача в тому вигляді, як вона є, досить проста і не містить ніяких «надмірностей». Після випрямного моста не передбачено навіть просто конденсатора для згладжування пульсацій випрямленої напруги.

Вихідна напруга прямо з вихідний обмотки трансформатора також без жодних фільтрів подається прямо на навантаження. Відсутні ланцюга стабілізації вихідної напруги і захисту, тому при короткому замиканні в ланцюзі навантаження згоряють відразу кілька елементів, як правило, це транзистори Q1, Q2, резистори R4, R5, R1. Ну, може і не все відразу, але хоча б один транзистор точно.

І незважаючи на таке, здавалося б, недосконалість схема себе цілком виправдовує при використанні його в штатному режимі, тобто для харчування галогенних ламп. Простота схеми обумовлює її дешевизну і широку поширеність пристрою в цілому.

Дослідження роботи електронних трансформаторів

Якщо до електронного трансформатора підключити навантаження, наприклад, галогенну лампу 12В х 50Вт, а до цього навантаження підключити осцилограф, то на його екрані можна буде побачити картинку, показану на малюнку 2.

Малюнок 2. Осцилограма вихідної напруги електронного трансформатора Taschibra 12Vх50W

Вихідна напруга являє собою високочастотні коливання частотою 40кГц, модульовані на 100% частотою 100Гц, отриманої після випрямлення напруги частотою 50ГЦ, що цілком підходить для харчування галогенних ламп. У точності така ж картинка буде отримана для перетворювачів інший потужності або іншої фірми, адже схеми практично не відрізняються один від одного.

Якщо до виходу випрямного моста підключити електролітичний конденсатор C4 47uFх400V, як показано пунктирною лінією на малюнку 4, то напруга на навантаженні набуде вигляду, показаний на малюнку 4.

Малюнок 3. Підключення конденсатора до виходу випрямного моста

Малюнок 4. Напруга на виході перетворювача після підключення конденсатора C5

Однак, не слід забувати про те, що ток зарядки додатково підключеного конденсатора C4 призведе до перегорання, причому досить гучного, резистора R1, який використовується в якості запобіжника. Тому цей резистор слід замінити більш потужним резистором з номіналами 22Омх2Вт, призначення якого просто обмежити струм зарядки конденсатора С4. Як же запобіжника слід використовувати звичайний запобіжник на 0,5 А.

Неважко помітити, що модуляція з частотою 100 Гц припинилася, залишилися лише високочастотні коливання з частотою близько 40кГц. Навіть якщо при цьому дослідженні і немає можливості скористатися осцилографом, то цей незаперечний факт можна помітити по деякому збільшенню яскравості лампочки.

Це говорить про те, що електронний трансформатор цілком придатний для створення нескладних імпульсних блоків живлення. Тут можливі кілька варіантів: використання перетворювача без розбирання, тільки за рахунок додавання зовнішніх елементів і з невеликими змінами схеми, зовсім невеликими, але додають перетворювача зовсім інші властивості. Але про це більш детально ми поговоримо в наступній статті.

Як зробити блок живлення з електронного трансформатора?

Після всього сказаного в попередній статті (дивіться Як влаштований електронний трансформатор?), Здається, що зробити імпульсний блок живлення з електронного трансформатора досить просто: поставити на вихід випрямний міст, згладжує конденсатор, при необхідності стабілізатор напруги і підключити навантаження. Однак це не зовсім так.

Справа в тому, що перетворювач не починається без навантаження або навантаження не достатня: якщо до виходу випрямляча підключити світлодіод, зрозуміло, з обмежувальним резистором, то вдасться побачити, лише тільки одну спалах світлодіода при включенні.

Щоб побачити ще один спалах, потрібно вимкнути і включити перетворювач в мережу. Щоб спалах перетворилася в постійне світіння треба підключити до випрямителю додаткове навантаження, яка буде просто відбирати корисну потужність, перетворюючи її в тепло. Тому така схема застосовується в тому випадку, коли навантаження постійна, наприклад, двигун постійного струму або електромагніт, управління якими буде можливо тільки за первинному ланцюзі.

Якщо для навантаження необхідно напругу більше, ніж 12В, яке видають електронні трансформатори потрібно перемотування вихідного трансформатора, хоча є і менш трудомісткий варіант.

Варіант виготовлення імпульсного блоку живлення без розбирання електронного трансформатора

Схема такого блоку живлення показана на малюнку 1.

Малюнок 1. двополярного блок живлення для підсилювача

Блок живлення виготовлений на основі електронного трансформатора потужністю 105Вт. Для виготовлення такого блоку живлення знадобиться виготовити кілька додаткових елементів: мережевий фільтр, що погоджує трансформатор Т1, вихідний дросель L2, випрямний міст VD1-VD4.

Блок живлення протягом декількох років експлуатується з УНЧ потужністю 2х20Вт без нарікань. При номінальній напрузі мережі 220В і струмі навантаження 0,1А вихідна напруга блоку 2х25В, а при збільшенні струму до 2А напруга падає до 2х20В, що цілком достатньо для нормальної роботи підсилювача.

Узгоджувальний трансформатор Т1 виконаний на кільці К30х18х7 з фериту марки М2000НМ. Первинна обмотка містить 10 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,8 мм, складеного вдвічі і звитого джгутом. Вторинна обмотка містить 2х22 витка з середньою точкою, тим же проводом, також складеним удвічі. Щоб обмотка вийшла симетричною, мотати слід відразу в два дроти - джгута. Після обмотки для отримання середньої точки з'єднати початок однієї обмотки з кінцем іншого.

Також самостійно доведеться виготовити дросель L2 для його виготовлення знадобиться таке ж ферритові кільце, як і для трансформатора Т1. Обидві обмотки намотані проводом ПЕВ-2 діаметром 0,8 мм і містять по 10 витків.

Випрямний міст зібраний на діодах КД213, можна застосувати також КД2997 або імпортні, важливо лише, щоб діоди були розраховані на робочу частоту не менше 100кГц. Якщо замість них поставити, наприклад, КД242, то вони будуть тільки грітися, а необхідного напруги отримати від них не вдасться. Діоди слід встановити на радіатор площею не менше 60 - 70см2, використовуючи при цьому ізолюючі слюдяні прокладки.

Електролітичні конденсатори C4, C5 складені з трьох паралельно з'єднаних конденсаторів ємністю по 2200 микрофарад кожен. Зазвичай так робиться у всіх імпульсних джерелах живлення для того, щоб знизити загальну індуктивність електролітичних конденсаторів. Крім цього корисно також паралельно їм встановити керамічні конденсатори ємністю 0.33 - 0,5мкФ, які будуть згладжувати високочастотні коливання.

На вході блоку живлення корисно встановити вхідний мережевий фільтр, хоча буде працювати і без нього. Як дросель вхідного фільтра використаний готовий дросель ДФ50ГЦ, що застосовувався в телевізорах 3УСЦТ.

Всі вузли блоку монтують на платі з ізоляційного матеріалу навісним монтажем, використовуючи для цього висновки деталей. Всю конструкцію слід помістити в екранує корпус з латуні або жерсті, передбачивши в ньому отвори для охолодження.

Правильно зібраний джерело живлення в налагодженні не потребує, починає працювати відразу. Хоча, перш ніж ставити блок в готову конструкцію слід його перевірити. Для цього на вихід блоку підключається навантаження - резистори опором 240Ом, потужністю не менше 5Вт. Включати блок без навантаження не рекомендується.

Ще один спосіб доопрацювання електронного трансформатора

Трапляються ситуації, що хочеться застосувати подібний імпульсний блок живлення, але навантаження виявляється дуже «шкідливої». Споживання струму або дуже мало, або змінюється в широких межах, і блок живлення не запускається.

Подібна ситуація виникла, коли спробували в світильник або люстру з вбудованими електронними трансформаторами, замість галогенних ламп поставити світлодіодні. Люстра просто відмовилася з ними працювати. Що ж робити в такому випадку, як змусити все це працювати?

Щоб розібратися з цим питанням давайте, подивимося на малюнок 2, на якому показана спрощена схема електронного трансформатора.

Малюнок 2. Спрощена схема електронного трансформатора

Звернемо увагу на обмотку керуючого трансформатора Т1, підкреслену червоною смугою. Ця обмотка забезпечує зворотний зв'язок по току: якщо струму через навантаження немає, або він просто малий, то трансформатор просто не заводиться. Деякі громадяни, які купили цей пристрій, підключають до нього лампочку потужністю 2,5Вт, а потім несуть назад в магазин, мовляв, не працює.

І все ж досить простим способом можна не тільки змусити працювати пристрій практично без навантаження, та ще й зробити в ньому захист від короткого замикання. Спосіб подібної доопрацювання показаний на малюнку 3.

Малюнок 3. Доопрацювання електронного трансформатора. Спрощена схема.

Для того, щоб електронний трансформатор міг працювати без навантаження або з мінімальним навантаженням слід зворотний зв'язок по току замінити зворотним зв'язком по напрузі. Для цього слід прибрати обмотку зворотного зв'язку по струму (підкреслену червоним на малюнку 2), а замість неї запаяти в плату дротяну перемичку, природно, крім ферритового кільця.

Далі на керуючий трансформатор ТР1, це той, який на маленькому кільці, намотується обмотка з 2 - 3 витків. А на вихідний трансформатор один виток, і далі отримані додаткові обмотки з'єднується, як зазначено на схемі. Якщо перетворювач НЕ заведеться, то треба поміняти фазировку однієї з обмоток.

Резистор в ланцюзі зворотного зв'язку підбирається в межах 3 - 10Ом, потужністю не менше 1 Вт. Він визначає глибину зворотного зв'язку, яка визначає струм, при якому відбудеться зрив генерації. Власне це і є струм спрацьовування захисту від КЗ. Чим більше опір цього резистора, тим при меншому струмі навантаження буде відбуватися зрив генерації, тобто спрацьовування захисту від КЗ.

З усіх наведених доробок, ця, мабуть, найкраща. Але це не завадить доповнити її ще одним трансформатором як в схемі по малюнку 1.

Борис Аладишкін, http://electrik.info/

Порядок виведення коментарів:

код

http://www.koolerbuy.com/

Для відображення блоку потрібно

Онлайн всього: 2

Гостей: 2

Користувачів: 0