Ос электронного трансформатора с применением конденсатора. Трансформаторы для галогенных ламп: виды, преимущества и применение

Электронный трансформатор является сетевым импульсным блоком питания с весьма хорошими показателями. Такие блоки питания лишены защиты от КЗ на выходе, но эту недоработку можно исправить. Сегодня решил представить весь процесс увеличения мощности электронных трансформаторов для галогенных ламп. Китайский ЭТ с мощностью 150 ватт, мы превратим в мощный ИБП, который может быть использован практически для любых целей. Вторичная обмотка импульсного трансформатора, в моем случае содержит всего один виток. Обмотка намотана 10-ю жилами провода 0,5мм. Блок питания умощнен до 300 ватт, следовательно, его можно использовать для НЧ, таких как Холтон, Ланзар, Маршалл Лич и т.п. При желании, можно на основе такого ИБП собрать мощный лабораторный блок питания. Мы знаем, что многие ИБП такого типа не включаются без нагрузки, такой недостаток имеют электронные трансформаторы Tashibra с мощностью 105 ватт.

Наша схема не имеет такого недостатка, схема заводится без нагрузки и может работать с маломощными нагрузками (светодиоды и т.п.). Для умощнения нужно сделать несколько переделок. Нужно перемотать импульсный трансформатор, подобрать конденсаторы полумоста, заменить диоды в выпрямителе и использовать более мощные ключи. В моем случае использованы диоды на полтора ампера, которые я не заменил, но обязательно замените на любые диоды с обратным напряжением не менее 400 Вольт и с током 2 Ампер и более.

Для начала давайте переделаем импульсный трансформатор. На плате можно увидеть кольцевой трансформатор с двумя обмотками, обе обмотки нужно снять. Затем берем еще одно аналогичное кольцо (снял с такого же блока) и склеиваем их. Сетевая обмотка состоит из 90 витков, витки растянуты по всему кольцу.

Диаметр провода, которым намотана обмотка 0,5...0,7мм. Далее уже мотаем вторичную обмотку. Один виток дает полтора вольта, к примеру - для получения 12 Вольт выходного напряжения, обмотка должна содержать 8 витков (но бывают и другие значения).

Далее заменяем конденсаторы полумоста. В стандартной схеме использованы конденсаторы 0,22мкФ 630 Вольт, которые были заменены на 0,5мкФ 400 Вольт. Силовые ключи использованы серии MJE13007, которые были заменены на более мощные - MJE13009.

На этом переделка почти завершена и можно уже подключить в сеть 220 Вольт. После проверки работоспособности схемы идем дальше. Дополняем ИБП сетевого напряжения. Фильтр содержит из дросселей и сглаживающего конденсатора. Электролитический конденсатор подбирается с расчетом 1мкФ на 1 Вольт, для наших 300 Ватт подбираем конденсатор с емкостью 300мкФ с минимальным напряжением 400 Вольт. Дальше приступаем к дросселям. Дроссель у меня использован готовый, был выпаян с другого ИБП. Дроссель имеет две отдельные обмотки по 30 витков провода 0,4мм.

На входе питания можно поставить предохранитель, но в моем случае он уже был на плате. Предохранитель подбирают на 1,25 - 1,5Ампер. Вот теперь все готово, уже можно дополнить схему выпрямителем на выходе и сглаживающими фильтрами. Если планируете собрать на основе такого ИБП зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, то на выходе хватит и одного мощного диода шоттки. К числу таких диодов относится мощный импульсный диод серии STPR40, который достаточно часто применяется в компьютерных блоках питания. Ток указанного диода 20Ампер, но для 300 ваттного блока питания и 20 Ампер маловато. Не беда! Дело в том, что указанный диод содержит в себе два аналогичных диода на 20 Ампер, нужно всего лишь подключить два крайних вывода корпуса друг к другу. Теперь у нас есть полноценный диод на 40 Ампер. Диод нужно будет установить на достаточно большой теплоотвод, поскольку последний будет перегреваться достаточно сильно, возможно понадобится небольшой кулер.

Люминесцентные и галогенные лампы постепенно уходят в прошлое, уступая место светодиодным. В светильниках, где они применялись, остались ненужные электронные трансформаторы, отвечавшие за розжиг этих ламп. Кажется, что ненужному - место на помойке. Но это не так. Из этих трансформаторов можно собрать мощные блоки питания, которые смогут питать электроинструменты, светодиодные ленты и многое другое.

Устройство электронного трансформатора

Привычные нам массивные трансформаторы не так давно стали заменяться на электронные, которые отличаются дешевизной и компактностью. Размеры электронного трансформатора настолько малы, что его встраивают в корпуса компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).

Все такие трансформаторы сделаны по одной схеме, различия между ними минимальны. В основе схемы лежит симметричный автогенератор, иначе называемый мультивибратором.

Состоят они из диодного моста, транзисторов и двух трансформаторов: согласующего и силового . Это основные части схемы, но далеко не все. Кроме них, в схему входят различные резисторы, конденсаторы и диоды.

Принципиальная схема электронного трансформатора.

В этой схеме постоянный ток из диодного моста поступает на транзисторы автогенератора, которые накачивают энергию в силовой трансформатор. Номиналы и тип всех радиодеталей подобраны так, чтобы на выходе получалось строго определённое напряжение.

Если включить такой трансформатор без нагрузки, то автогенератор не запустится и напряжения на выходе не будет.

Сборка по схеме своими руками

Электронный балласт можно купить в магазине или найти у себя в закромах, но самым интересным вариантом будет сборка электронного трансформатора своими руками. Собирается он довольно просто, а большинство необходимых деталей можно наковырять в сломанных блоках питания и в энергосберегающих лампах.

Необходимые компоненты:Диодный мост с обратным напряжением не ниже 400 В и током не менее 3 А или четыре диода с такими же характеристиками.
Предохранитель на 5 А.
Симметричный динистор DB3.
Резистор 500 кОм.
2 резистора 2,2 Ом, 0,5 Вт.
2 биполярных транзистора MJE13009.
3 плёночных конденсатора 600 В, 100 нФ.
2 тороидальных сердечника.
Провод с лаковым покрытием 0,5 мм².
Провод в обычной изоляции 2,5 мм².
Радиатор для транзисторов.
Макетная плата.

Начинается все с макетной платы, на которую вы будете устанавливать все радиокомпоненты. На рынке можно купить два вида плат - с односторонней металлизацией на коричневом стеклотекстолите.

И с двусторонней сквозной, на зелёном.

От выбора платы зависит, сколько времени и сил вы потратите на сборку проекта.

Коричневые платы - отвратительного качества. Металлизация на них выполнена настолько тонким слоем, что в некоторых местах на ней видны разрывы . Припоем она смачивается плохо, даже если использовать хороший флюс. А все, что удалось припаять - отрывается вместе с металлизацией при малейшем усилии.

Зелёные - стоят в полтора-два раза дороже, но зато с качеством все в порядке. Металлизация на них с толщиной проблем не имеет. Все отверстия в плате залужены на производстве, благодаря чему медь не окисляется и проблем при пайке не возникает.

Найти и купить эти макетки можно как в ближайшем радиомагазине, так и на алиэкспрессе. В Китае они стоят в два раза дешевле, но доставки придётся подождать.

Радиодетали выбирайте с длинными выводами, они вам пригодятся при монтаже схемы. Если вы собираетесь использовать бывшие в употреблении детали, то обязательно проверяйте их работоспособность и отсутствие внешних повреждений.

Единственная деталь, которую вам придётся сделать самим - это трансформатор.

Согласующий нужно наматывать тонким проводом. Количество витков в каждой обмотке:

I - 7 витков.
II - 7.
III - 3.

Не забывайте фиксировать обмотки скотчем, иначе они расползутся.

Силовой трансформатор состоит всего из двух обмоток. Первичную наматывайте проводом 0,5мм², а вторичную - 2,5мм². Первичка и вторичка состоят из 90 и 12 витков соответственно.

Для пайки лучше не использовать «дедовские» паяльники - ими запросто можно сжечь чувствительные к температуре радиоэлементы. Возьмите лучше паяльник с регулировкой мощности, они не перегреваются, в отличие от первых.

ранзисторы заранее установите на радиаторы. Делать это на уже собранной плате - крайне неудобно. Собирать схему нужно от маленьких деталей к большим. Если вы сначала установите большие, то они будут мешаться при пайке маленьких. Учитывайте это.

При сборке смотрите на принципиальную схему, все соединения радиоэлементов должны соответствовать ей. Просуньте выводы деталей в отверстия на плате и согните их в нужном направлении. Если длины не хватает, удлиняйте их проводом. Трансформаторы после пайки приклейте к плате эпоксидной смолой.

После сборки подключите к выводам устройства нагрузку и убедитесь в том, что оно работает.

Переделка в блок питания

Случается так, что аккумуляторы электроинструмента выходят из строя, а возможности купить новый нет. В таком случае поможет адаптер в виде блока питания. Из электронного трансформатора после небольшой доработки можно собрать такой переходник.

Детали, которые понадобятся для переделки:

Терморезистор NTC 4 Ом.
Конденсатор 100 мкФ, 400 В.
Конденсатор 100 мкФ, 63В.
Плёночный конденсатор 100 нФ.
2 резистора 6,8 Ом, 5 Вт.
Резистор 500 Ом, 2 Вт.
4 диода КД213Б.
Радиатор для диодов.
Тороидальный сердечник.
Провод сечением 1,2 мм².
Кусочек монтажной платы.

Перед работой проверьте, вдруг вы забыли какую-нибудь деталь. Если все детали на месте, начинайте переделку электронного трансформатора в блок питания.

К выходу диодного моста подпаяйте конденсатор 400 В, 100 мкФ. Для уменьшения зарядного тока конденсатора впаяйте терморезистор в разрыв силового провода. Если вы забудете это сделать, при первом же включении в сеть у вас сгорит диодный мост.

Отсоедините вторую обмотку согласующего трансформатора и замените её перемычкой. Добавьте на обоих трансформаторах по одной обмотке. На согласующем сделайте один виток, на силовом - два. Соедините обмотки между собой, впаяв в разрыв провода два параллельно соединённых резистора на 6,8 Ом.

Для изготовления дросселя намотайте на сердечник 24 витка провода 1,2 мм² и закрепите его скотчем. Затем на макетной плате соберите по схеме оставшиеся радиодетали и подключите сборку к основной схеме. Не забудьте установить диоды на радиатор , при работе под нагрузкой они сильно греются.

Закрепите всю конструкцию в любом подходящем корпусе и блок питания можно считать собранным.

После окончательной сборки включите устройство в сеть и проверьте его работу. Оно должно выдавать напряжение в 12 вольт. Если блок питания их выдаёт - вы со своей задачей справились на отлично. Если он не заработал, проверьте, вдруг вы взяли нерабочий трансформатор.

Недавно в магазине на глаза попался электронный трансформатор для галогенных ламп. Стоит такой трансформатор копейки - всего 2,5$, что в разы дешевле стоимости используемых в нем компонентов. Блок был куплен для опытов. Как позже оказалось, он не имел защиту и при КЗ случился настоящий взрыв... Трансформатор был довольно мощным (150 Ватт), поэтому на входе был установлен предохранитель, который буквально лопнул. После проверки, оказалось, что половина компонентов сгорело. Ремонт обойдется дорого, да и незачем тратить нервы и время, лучше купить новый. На следующий день были куплены сразу три трансформатора на 50, 105 и 150 ватт.

Планировалось доработать блок, поскольку это был ИБП - без каких-либо фильтров и защит.

После доработки должен был получиться мощный ИБП, основная особенность которого - компактность.
Для начала блок был снабжен сетевым фильтром.

Дроссель был выпаян из блока питания DVD проигрывателя, состоит из двух идентичных обмоток, каждая содержит по 35 витков провода 0.3мм. Только проходя через фильтр, напряжение подается на основную схему. Для сглаживания НЧ помех использовались конденсаторы на 0.1 мкФ (подобрать с напряжением 250-400 вольт). Светодиод показывает наличие сетевого напряжения.

Регулятор напряжения

Была использована схема с применением всего одного транзистора. Эта самая простая схема из всех существующих, содержит пару компонентов и работает очень хорошо. Недостаток схемы - перегрев транзистора при больших нагрузках, но все не так уж и страшно. В схеме можно использовать любые мощные биполярные НЧ транзисторы обратной проводимости - КТ803,805,819,825,827 - рекомендую использовать последние три. Подстроечник можно брать с сопротивлением 1...6.8к, дополнительный защитный резистор берем с мощностью 0,5-1 Ватт.
Регулятор готов, идем дальше.

Защита

Еще одна простая схема, по сути это защита от переплюсовки. Реле буквально любое на 10-15 Ампер. Диод тоже можно применить любой выпрямительный, с током 1 ампер и более (отлично справляется широко применяемый 1N4007). Светодиод сигнализирует о неправильной полярности. Эта система отключает напряжение, если на выходе КЗ или неправильно подключено проверяемое устройство. БП можно использовать для проверки работоспособности самодельных УНЧ, преобразователей, автомагнитол и т.п., при этом не нужно боятся, что вдруг перепутаете полярность питания.

В дальнейшем мы рассмотрим еще несколько простых переделок электронного трансформатора, ну а пока у нас есть простой, компактный и мощный ИБП, который можно использовать в качестве лабораторного блока для начинающего.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
Т1	Биполярный транзистор	КТ827А	1	В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	1N4007	1	В блокнот
	Диодный мост		1	В блокнот
С1, С2	Конденсатор	0.1 мкФ	2	В блокнот
С3	Конденсатор	0.22 мкФ	1	В блокнот
С4-С5	Электролитический конденсатор	3300 мкФ	2	В блокнот
R2	Резистор	480 Ом	1	В блокнот
R3	Переменный резистор	1 кОм	1	В блокнот
R4	Резистор	2.2 кОм	1	В блокнот
R5	Резистор

Содержание статьи:

Трансформаторы для галогенных ламп

Электрооборудование в нашем доме, и освещение в том числе, работает от электричества, напряжением 220В. Но обычная лампочка накаливания с вольфрамовой нитью - вчерашний день. КПД низкий, долговечность невысокая, да и частота 50Гц создает дополнительную нагрузку на зрение. Выход - применить трансформатор для галогенных ламп и с его помощью использовать высокочастотные галогенные лампы, работающие от электричества низкого напряжения.

Трансформатор для галогенных ламп понижает напряжение с 220В до 12В. Галогенные лампы светят именно от электричества напряжением 12В.

Трансформаторы делятся на два вида:

обмоточные (индукционные);
электронные.

Обмоточные и электронные трансформаторы

Первый вид приборов — обмоточный трансформатор для галогенных ламп представляет собой две медные обмотки, которые взаимодействуют посредством электромагнитного поля.

Сегодня электронный трансформатор для галогенных ламп перед обмоточным индукционным имеет свои преимущества:

легкий и компактный с малыми размерами;
хорошо защищен: имеет высокую степень защиты от коротких замыканий;
почти бесшумный: обладает низким уровнем шума;
стабильный в работе без нагрузки (режим холостого хода);
оснащен защитой от перегрузок и имеет защиту от перегрева;
позволяет осуществлять мягкий запуск;

Перечисленные особенности обеспечивают долговечность работы, продлевают срок службы как трансформатора, так и галогенных ламп.

Примечание: у электронного трансформатора для галогенных ламп КПД 95-99% против 75-80% у трансформатора обмоточного.

Выбор трансформаторов

Расчет и подбор понижающих трансформаторов проводят по двум основным критериям:

По выходному напряжению.
По номинальной мощности.

Первый параметр показывает, галогенные лампы какого напряжения можно присоединить с помощью трансформатора. Второй дает общую мощность подключаемых ламп, подключаемых с его помощью. Значение основных параметров отображено на крышке корпуса трансформатора.

Примечание: галогенные лампы через трансформатор подключают параллельно. При этом суммируется их мощность, а напряжение остается неизменным. В отличие от параллельного подключения, при последовательном суммируется напряжение.

При необходимости подключения большого количества галогенных светильников, их следует разделить на группы. Для этого можно привести такие аргументы:

Подключение без разделения на группы требует более мощного, а соответственно, большего по размерам трансформатора. Поэтому может не хватить места при его монтаже.
Если выйдет из строя один трансформатор, погаснет только часть освещения.
Более мощные трансформаторы значительно дороже.
Работа галогенных ламп без потери мощности требует применение проводов длиной не более 3 м.

Разделив освещение на группы, обеспечим это условие.

Схема подключения светильников каждый через свой трансформатор — Фото 07

Совет: работая, трансформатор для галогенных ламп, особенно индукционный, во время работы может основательно нагреваться. Это надо учитывать, выбирая место его установки.

Схемы трансформаторов

Этот трансформатор широко используется в бытовых осветительных приборах, например настольных светильниках с галогенным освещением.

Широко используемый трансформатор (Рис. 2) имеет в своем составе с двунаправленный динистор "TRIGGER DIODE" и работает следующим способом: диодный мост выпрямляет переменное напряжение до полусинусоидального с удвоенной частотой. Двунаправленный динистор D6 запускает преобразователь трансформатора и генерацию полумоста, что позволяет довести частоту электрического тока на выходе до 30-50 кГц.

Сейчас применяются более совершенные трансформаторы с микросхемой IR2161. Использование микросхемы, имея всего 8 контактов, значительно основательно повысила надежность трансформаторов устройств, в первую очередь из-за уменьшения количества составляющих компонентов. Также он отличается высокой технологичностью, а именно:

защитой нагрузки от короткого замыкания;
защитой от токовой перегрузки (обе защиты имеют автоматический перезапуск);
интеллектуальным драйвером полумоста;
качанием рабочей частоты, что снижает электромагнитные помехи;
мощным запуском на 150 мкА;
возможностью использовать с фазовыми регуляторами яркости;
компенсируемым сдвигом напряжения выхода, что продлевает срок службы ламп;
"мягким" запуском старт, который позволяет исключить у ламп токовые перегрузки.

Трансформаторы для галогенных ламп и трансформаторы для светодиодов: взаимозаменямы ли они?

Трансформатор для галогенных ламп имеет своего "родственника" - трансформатор для светодиодного освещения. Но даже при одинаковой номинальной мощности и напряжении на выходе эти трансформаторы приборы не взаимозаменяемы.

Дело в том, что в галогенной лампе источником света является нить накаливания. В свечении светодиода заложена совсем другая физика. Электрический ток проходит по P/N переходу диода и отдает часть энергии в виде фотона света. Это отличие физического явления свечения галогенной лампы и светодиода ставит различные требования к трансформаторам. Не вдаваясь в глубокий анализ осциллограмм трансформаторов в рамках этой статьи, сделаем вводы:

12В на выходе электронного трансформатора - это усредненное напряжение. В реальности присутствуют кратковременные скачки до 40В. Галогенная лампа "проглатывает" этот скачек без ущерба, а для светодиода он может быть губительным.
Помимо кратковременных скачков напряжения электронные трансформаторы для галогеннок отличаются нестабильностью выходного напряжения. Оно может быть в диапазоне 11-16В и зависит от напряжения сети на входе, подключенной мощности, температуры среды.
Трансформатор галогенных ламп выдает невыпрямленное напряжение. В нем присутствуют как положительные, так и отрицательные импульсы. Для долговечной работы светодиода требуется выпрямленное напряжение, график амплитуды импульсов которого близок к прямой линии.
Схема стабилизированного блока питания, используемого совместно со светодиодным оборудованием — Фото 13

Светодиодные лампы имеют мощность в 10 раз меньшую от мощности галогенных ламп. Но электронный трансформатор для галогенных ламп не может работать при малых нагрузках. При нагрузке меньше 30 ватт он может поочередно включаться и выключаться, или не будет включаться вообще.

Вывод: Трансформаторы для галогеннок и трансформаторы для светодиодов не взаимозаменяемы. Использование не по назначению приведет к поломке оборудования.

Дальнейшее применение галогенных ламп в общественных местах и быту весьма перспективно в первую очередь из-за электробезопасности. Кроме этого, применение такого способа освещения позволяет существенно снизить потребление электроэнергии.

Представляет собой небольшой металлический, как правило, алюминиевый корпус, половинки которого скреплены всего двумя заклепками. Впрочем, некоторые фирмы выпускают подобные устройства и в пластиковых корпусах.

Чтобы посмотреть, что же там внутри, эти заклепки можно просто высверлить. Такую же операцию предстоит проделать, если намечается переделка или ремонт самого устройства. Хотя при его низкой цене куда проще пойти и купить другое, чем ремонтировать старое. И все же нашлось немало энтузиастов, которые не только сумели разобраться в устройстве прибора, но и разработать на его основе несколько .

Принципиальная схема к устройству не прилагается, как и ко всем нынешним электронным устройствам. Но схема достаточно проста, содержит малое количество деталей и поэтому принципиальную схему электронного трансформатора можно срисовать с печатной платы.

На рисунке 1 показана снятая подобным образом схема трансформатора фирмы Taschibra. Очень похожую схему имеют преобразователи, выпускаемые фирмой Feron. Отличие лишь в конструкции печатных плат и типах используемых деталей, в основном трансформаторов: в преобразователях Feron выходной трансформатор выполнен на кольце, в то время как в преобразователях Taschibra на Ш-образном сердечнике.

В обоих случаях сердечники выполнены из феррита. Следует сразу отметить, что кольцеобразные трансформаторы при различных доработках прибора лучше поддаются перемотке, чем Ш - образные. Поэтому, если электронный трансформатор приобретается для опытов и переделок, лучше купить прибор фирмы Feron.

При использовании электронного трансформатора лишь для питания название фирмы - изготовителя значения не имеет. Единственное, на что следует обратить внимание, это на мощность: электронные трансформаторы выпускаются мощностью 60 - 250 Вт.

Рисунок 1. Схема электронного трансформатора фирмы Taschibra

Краткое описание схемы электронного трансформатора, ее достоинства и недостатки

Как видно из рисунка, устройство представляет собой двухтактный автогенератор, выполненный по полумостовой схеме. Два плеча моста Q1 и Q2, а два других плеча содержат конденсаторы C1 и C2, поэтому такой мост называется полумостом.

В одну из его диагоналей подается сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом, а в другую включена нагрузка. В данном случае это первичная обмотка выходного трансформатора. По очень похожей схеме выполнены , но в них вместо трансформатора включен дроссель, конденсаторы и нити накала люминесцентных ламп.