Электронный трансформатор как работает схема
Перейти к содержимому

Электронный трансформатор как работает схема

  • автор:

Каталог радиолюбительских схем

Многие начинающие радиолюбители, и не только, сталкиваются с проблемами при изготовлении мощных источников питания. Сейчас в продаже появилось большое количество электронных трансформаторов, используемых для питания галогенных ламп. Электронный трансформатор представляет собой полумостовой автогенераторный импульсный преобразователь напряжения.
Импульсные преобразователи имеют высокий КПД, малые размеры и вес.
Стоят данные изделия не дорого, примерно 1рубль за один ватт. Их после доработки вполне можно использовать для питания радиолюбительских конструкций. В сети есть немало статей по этой теме. Хочу поделиться своим опытом переделки электронного трансформатора Taschibra 105W.

Рассмотрим принципиальную схему электронного преобразователя.

Напряжение сети через предохранитель поступает на диодный мост D1-D4 . Выпрямленное напряжение питает полумостовой преобразователь на транзисторах Q1 и Q2. В диагональ моста, образованного этими транзисторами и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного трансформатора Т2. Запуск преобразователя обеспечивается цепью, состоящей из резисторов R1, R2, конденсатора С3, диода D5 и диака D6. Трансформатор обратной связи Т1 имеет три обмотки — обмотка обратной связи по току, которая включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи транзисторов.
Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой прямоугольные импульсы частотой 30 кГц, промодулированные частотой 100 Гц.

Для того, чтобы использовать электронный трансформатор в качестве источника питания, его необходимо доработать.

Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Емкость выбирается из расчета 1мкФ на 1Вт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400В.
При включении в сеть выпрямительного моста с конденсатором возникает бросок тока, поэтому нужно в разрыв одного из сетевых проводов включить терморезистор NTC или резистор 4,7 Ом 5Вт. Это ограничит пусковой ток.

Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора. Диаметр провода (жгута из проводов) выбирается исходя из тока нагрузки.

Электронные трансформаторы имеют ОС по току, поэтому выходное напряжение будет изменяться в зависимости от нагрузки. Если нагрузка не подключена, трансформатор не запустится. Для того чтобы этого не было, нужно изменить схему обратной связи по току на ОС по напряжению.
Обмотку обратной связи по току удаляем и вместо нее на плате ставим перемычку. Затем пропускаем гибкий многожильный провод через силовой трансформатор и делаем 2 витка, далее пропускаем провод через трансформатор обратной связи и делаем один виток. Концы, пропущенного через силовой трансформатор и трансформатор обратной связи провода, соединяем через два параллельно соединенных резистора 6,8 Ом 5 Вт. Этим токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования (примерно 30кГц). При увеличении тока нагрузки частота становится больше.
Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.

В трансформаторах Taschibra транзисторы прижаты к корпусу через картон, что небезопасно при эксплуатации. К тому же бумага очень плохо проводит тепло. Поэтому лучше установить транзисторы через теплопроводящую прокладку.

Для выпрямления переменного напряжения частотой 30кГц на выходе электронного трансформатора устанавливаем диодный мост.
Наилучшие результаты показали, из всех опробованных диодов, отечественные КД213Б (200В; 10А; 100кГц; 0,17мкс). При больших токах нагрузки они греются, поэтому их необходимо установить на радиатор через теплопроводящие прокладки.
Электронные трансформаторы плохо работают с емкостной нагрузкой или не запускаются вообще. Для нормальной работы необходим плавный запуск устройства. Обеспечению плавного запуска способствует дроссель L1. Совместно с конденсатором 100мкФ он также выполняет функцию фильтрации выпрямленного напряжения.
Дроссель L1 50мкГ наматывается на сердечнике Т106-26 фирмы Micrometals и содержит 24 витка проводом 1,2мм. Такие сердечники (жёлтого цвета, с одной гранью белого цвета) применяются в компьютерных блоках питания. Внешний диаметр 27мм, внутренний 14мм, и высота 12мм. Кстати, в убитых блоках питания можно найти и другие детали, в том числе терморезистор.

Если у вас есть шуруповерт или другой инструмент, у которого аккумуляторная батарея выработала свой ресурс, то в корпусе этой батареи можно поместить блок питания из электронного трансформатора. В результате у вас получится инструмент, работающий от сети.
Для стабильной работы на выходе блока питания желательно поставить резистор приблизительно 500 Ом 2Вт.

В процессе наладки трансформатора нужно быть предельно внимательным и аккуратным. На элементах устройства присутствует высокое напряжение. Не касайтесь фланцев транзисторов, чтобы проверить греются они или нет. Необходимо также помнить, что после выключения конденсаторы остаются заряженными некоторое время.

© Каталог радиолюбительских схем

Все права защищены. Радиолюбительская страница.
Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт.


Пишите нам. E-mail: irls@yandex.ru или irlks@mail.ru. Я радиолюбитель

Каталог радиолюбительских схем

Электронный транформатор является современной альтернативой стандартному 50Гц трансформатору с железным сердечником. По сравнению с классическим трансформатором, электронный имеет ряд преимуществ:
— Выходная мощность электронного трансформатора может регулироваться, таким образом может быть легко добавлена регулировка яркости ламп;
— Может быть реализована защита от короткого замыкания;
— Низкий вес и более компактное исполнение устройства;
— Отсутствие шума с частотой сети.

Схема электронного трансформатора для галогеновых ламп является классическим полумостом. Схема управления может быть реализована на микросхеме (задающий генератор рабочей частоты), но существует более простое решение, которое состоит из генератора на двух транзисторах, работающих в противофазе.

Схема работает следующим образом. Напряжение сети выпрямляется с помощью выпрямительного моста до полу-синусоидаьльного, с удвоенной частотой. Диак срабатывает во время каждого цикла, запуская генерацию полумоста. Открытие диака можно регулировать цепочкой RC1. Это можно использовать для реализации функции диммера (регулировки яркости лампы).

После начала цикла, диод D поддерживает напряжение на C1 меньшим порога проводимости диака, что обеспечивает возможность закрытия транзистора.

Чатота генерации зависит в основном от размера и магнитной проводимости сердечника трансформатора обратной связи и параметров транзисторов. После начала цикла, ток в этом трансформаторе увеличивается до насыщения сердечника. В этот момент обратная связь открытых транзисторов исчезает и после некоторого времни, определяемого параметрами транзистора, он закрывается. Частота колебаний в подобных схемах составляет приблизительно 35кГц.

Наличие RC-цепочек в базах транзисторов сводит к минимуму зависимость от параметров транзисторов и предоствращает их ложные срабатывания.

Диоды позволяют протекать току при выключении устройства.

Защита от короткого замыкания
На этом рисунке показана схема электронного трансформатора для питания галогеновых ламп с защитой от короткого замыкания нагрузки (некоторые компоненты на ней не показаны).

Схема работает следующим образом. Короткое замыкание в лампе приведёт к значительному повышению тока через транзисторы, что приведёт к их перегреву и выходу из строя. Однако, этот ток приведёт к росту напряжения на RE. Это приведёт к открытию транзистора TRs, что будет предотвращать срабатывание диака в начале каждого цикла. Rs и Cs нужны для задержки включения транзистора, предотвращая срабатывание защиты при зажигания лампы (когда нить лампы холодная, она имеет маленькое сопротивление, что приводит к протеканию большого тока через транзисторы. Её сопротивление увеличивается с прогревом лампы и ток через транзисторы нормализуется). Диод Ds обеспечивает нормальную работу данного фильтра.

Через некоторое время (несколько циклов работы) конденсатор Cs разряжается и будет не в состоянии удерживать TRs в открытом состоянии и будет предпринята попытка рестарта. Если неисправность не устранена, защита вновь сработает. Таким образом ограничивается рассеиваемая транзисторами энергия.

Следует отметить, что транзисторы должны быть достаточно надёжными, чтобы выдержать работу защиты от короткого замыкания.

Выбор транзисторов
В виду особенностей данного устойства, обычным выбором являются биполярные транзисторы. Напряжение и ток выбираются в зависимости от напряжения питания и мощности схемы. Как правило, используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007.

Как отмечалось выше, при включении схемы нить накала лампы имеет низкое сопротивление, что является причиной протекания большого тока через транзисторы. Этот ток может превышать в 10 раз ток работы в обычном состоянии. Поэтому рекомендуется выбирать биполярные транзисторы на 450В, 7А. Возможно применение транзисторов со встроенным диодом коллектор-эмиттер.

Параметр транзистора tfall влияет на потери схемы, в то время как ts влияет на частоту генерации. Особенностью биполярных транзисторов является то, что ts у разных партий транзисторов может значительно отличаться. Поэтому транзисторы следует подбирать.
Транзисторы со слишком большим ts могут привести к частоте колебаний ниже той, на которую расчитан выходной трансформатор, в результате чего его сердечник будет насыщаться в конце каждого цикла. Это приведёт к скачку тока коллектора транзисторов в каждом цикле, что в конечном итоге приведёт к перегреву и выходу из строя.

Коррекция коэффициента мощности
В виду того, что ёмкость конденсатора на входе схемы достаточно небольшая, имеет место небольшая деформация формы входного тока.

Такого рода схемы являются источниками электромагнитных помех из-за наличия колебаний высокой частоты, поэтому в схеме выпрямителя перед мостом должен стоять фильтр, предотвращающий проникновение помехи в сеть.

Ремонт электронного трансформатора
Так как устройство и принцип работы, а также схема электронного трансформатора для галогеновых ламп идентичны электронному балласту энергосберегающих ламп (с той разницей, что у последних отсутствует выходной понижающий трансформатор, вместо него присутствуют резонансные цепи), то для здесь справедливы советы по ремонту и модернизации энергосберегающих ламп. Также смотрите их схемы.

дмитрий
хочу собрать такой из энергосберегающей лампы и трансформатора намотанного на ферите от строчника твс90пц2
регулировать мощность проще через резистор R в цепи запуска

Владимир
Самый простой способ регулирования яркости ламп, это поставить на входе электронного трансформатора симисторный регулятор по классической схеме.

2Денис:
напряжение выдаваемое этим трансформатором довольно высокочастотное были прецеденты когда очень сильно падала мощность при длине проводов более 10 метров. думаю нужно использовать диммер на индуктивности. собой представлять он будет несколько витков на какой-нибудь трубе регулировка будет осуществляться введением в трубу сердечника из ферромагнетика

Денис
Выходная мощность электронного трансформатора может регулироваться, таким образом может быть легко добавлена регулировка яркости ламп;
Подскажите как это правильно реализовать.

iszuzja
Cпасибо, но это совсем не то что мне нужно!

© Каталог радиолюбительских схем

Все права защищены. Радиолюбительская страница.
Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт.


Пишите нам. E-mail: irls@yandex.ru или irlks@mail.ru. Я радиолюбитель

Как устроен электронный трансформатор

Как устроен электронный трансформатор

Внешне электронный трансформатор 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 импульсных блоков питания.

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 галогенных ламп название фирмы – изготовителя значения не имеет. Единственное, на что следует обратить внимание, это на мощность: электронные трансформаторы выпускаются мощностью 60 — 250 Вт.

image

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 выполнены на транзисторах 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 электронные балласты для энергосберегающих ламп, но в них вместо трансформатора включен дроссель, конденсаторы и нити накала люминесцентных ламп.

Для управления работой транзисторов в их базовые цепи включены обмотки I и II трансформатора обратной связи Т1. Обмотка III это обратная связь по току, через нее подключена первичная обмотка выходного трансформатора.

Управляющий трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 8 мм. Базовые обмотки I и II содержат по 3..4 витка, а обмотка обратной связи III – всего один виток. Все три обмотки выполнены проводами в разноцветной пластиковой изоляции, что немаловажно при экспериментах с устройством.

На элементах R2, R3, C4, D5, D6 собрана цепь запуска автогенератора в момент включения всего устройства в сеть. Выпрямленное входным диодным мостом напряжение сети через резистор R2 заряжает конденсатор C4. Когда напряжение на нем превысит порог срабатывания динистора D6, последний открывается и на базе транзистора Q2 формируется импульс тока, который запускает преобразователь.

Дальнейшая работа осуществляется без участия цепи запуска. Следует заметить, что динистор D6 двухсторонний, может работать в цепях переменного тока, в случае постоянного тока полярность включения значения не имеет. В интернете его также называют «диак».

Сетевой выпрямитель выполнен на четырех диодах типа 1N4007, резистор R1 с сопротивлением 1Ом и мощностью 0, 125Вт используется в качестве предохранителя.

Схема преобразователя в том виде, как она есть, достаточно проста и не содержит никаких «излишеств». После выпрямительного моста не предусмотрено даже просто конденсатора для сглаживания пульсаций выпрямленного сетевого напряжения.

Выходное напряжение прямо с выходной обмотки трансформатора также безо всяких фильтров подается прямо на нагрузку. Отсутствуют цепи стабилизации выходного напряжения и защиты, поэтому при коротком замыкании в цепи нагрузки сгорают сразу несколько элементов, как правило, это транзисторы Q1, Q2, резисторы R4, R5, R1. Ну, может и не все сразу, но хотя бы один транзистор точно.

И несмотря на такое, казалось бы, несовершенство схема себя вполне оправдывает при использовании его в штатном режиме, т.е. для питания галогенных ламп. Простота схемы обуславливает ее дешевизну и широкую распространенность устройства в целом.
И несмотря на такое, казалось бы, несовершенство схема себя вполне оправдывает при использовании его в штатном режиме, т.е. для питания галогенных ламп. Простота схемы обуславливает ее дешевизну и широкую распространенность устройства в целом.

Исследование работы электронных трансформаторов

Если к электронному трансформатору подключить нагрузку, например, галогенную лампу 12В х 50Вт, а к этой нагрузке подключить осциллограф, то на его экране можно будет увидеть картинку, показанную на рисунке 2.

image

Рисунок 2. Осциллограмма выходного напряжения электронного трансформатора Taschibra 12Vх50W

Выходное напряжение представляет собой высокочастотные колебания частотой 40КГц, модулированные на 100% частотой 100ГЦ, полученной после выпрямления сетевого напряжения частотой 50ГЦ, что вполне подходит для питания галогенных ламп. В точности такая же картинка будет получена для преобразователей другой мощности или другой фирмы, ведь схемы практически не отличаются друг от друга.

Если к выходу выпрямительного моста подключить электролитический конденсатор C4 47uFх400V, как показано пунктирной линией на рисунке 4, то напряжение на нагрузке примет вид, показанный на рисунке 4.

image

Рисунок 3. Подключение конденсатора к выходу выпрямительного моста

image

Рисунок 4. Напряжение на выходе преобразователя после подключения конденсатора C5

Однако, не следует забывать о том, что ток зарядки дополнительно подключенного конденсатора C4 приведет к перегоранию, причем достаточно шумному, резистора R1, который используется в качестве предохранителя. Поэтому этот резистор следует заменить более мощным резистором с номиналами 22Омх2Вт, назначение которого просто ограничить ток зарядки конденсатора С4. В качестве же предохранителя следует использовать обычный плавкий предохранитель на 0,5А.

Нетрудно заметить, что модуляция с частотой 100Гц прекратилась, остались лишь высокочастотные колебания с частотой около 40КГц. Даже если при этом исследовании и нет возможности воспользоваться осциллографом, то этот неоспоримый факт можно заметить по некоторому увеличению яркости лампочки.

Это говорит о том, что электронный трансформатор вполне пригоден для создания несложных импульсных блоков питания. Тут возможно несколько вариантов: использование преобразователя без разборки, только за счет добавления наружных элементов и с небольшими изменениями схемы, совсем небольшими, но придающими преобразователю совсем иные свойства. Но об этом более подробно мы поговорим в следующей статье.

Электронные трансформаторы: назначение и типовое использование

Электронные трансформаторы: назначение и типовое использование

Для того чтобы улучшить условия электробезопасности систем освещения в некоторых случаях рекомендуется использование ламп не на напряжение 220В, а значительно ниже. Как правило, такое освещение устраивается во влажных помещениях: подвалах, погребах, ванных комнатах.

Для этих целей в настоящее время применяются в основном галогенные лампы с рабочим напряжением 12В. Питание таких ламп осуществляется через электронные трансформаторы, о внутреннем устройстве которых будет рассказано несколько позже. А пока несколько слов о штатном использовании этих устройств.

Внешне электронный трансформатор представляет собой небольшую металлическую или пластмассовую коробочку, из которой выходят 4 провода: два входных с надписью ~220В, и два выходных ~12В.

Все достаточно просто и понятно. Электронные трансформаторы допускают регулирование яркости с помощью диммеров (тиристорных регуляторов) конечно же со стороны входного напряжения. К одному диммеру допускается подключение сразу нескольких электронных трансформаторов. Естественно, возможно и включение без регуляторов.

Типовая схема включения электронного трансформатора

image

К достоинствам электронных трансформаторов, прежде всего, следует отнести их малые габариты и вес, что позволяет устанавливать их практически где угодно. Некоторые модели современных осветительных приборов, рассчитанные на работу с галогенными лампами, содержат встроенные электронные трансформаторы, иногда даже по несколько штук. Такая схема применяется, например, в люстрах. Известны варианты, когда электронные трансформаторы устанавливаются в мебели для устройства внутренней подсветки полок и вешалок.

Для устройства освещения помещений трансформаторы могут устанавливаться за подвесным потолком или за гипсокартонными плитами стенных покрытий в непосредственной близости от галогенных ламп. При этом длина соединительных проводов между трансформатором и лампой не более 0,5 — 1 метра, что обусловлено большими токами (при напряжении 12В и мощности 60Вт ток в нагрузке не менее 5А), а также высокочастотной составляющей выходного напряжения электронного трансформатора.

Индуктивное сопротивление провода увеличивается с увеличением частоты, а также его длины. В основном длина и определяет индуктивность провода. При этом общая мощность подключенных ламп, не должна превышать указанную на этикетке электронного трансформатора. Для повышения надежности всей системы в целом лучше, если мощность ламп будет, ниже на 10 — 15% мощности трансформатора.

image

Вот, пожалуй, и все, что можно сказать о типовом использовании этого устройства. Есть одно условие, о котором не следует забывать: электронные трансформаторы не запускаются без нагрузки. Поэтому лампочка должна быть подключена постоянно, а включение освещения производится выключателем, установленным в первичной сети.

Но на этом область применения электронных трансформаторов не ограничивается: несложные доработки, часто не требующие даже вскрытия корпуса, позволяют на базе электронного трансформатора создавать импульсные блоки питания (ИБП). Но прежде, чем говорить об этом, следует познакомиться с устройством собственно трансформатора поближе.

В следующей статье мы более подробно познакомимся с одним из электронных трансформаторов фирмы Taschibra, а также проведем небольшое исследование работы трансформатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *