Устройство имеет достаточно простую схему. Простой двухтактный автогенератор, который выполнен по полумостовой схеме, рабочая частота порядка 30кГц, но этот показатель сильно зависит от выходной нагрузки.
Схема такого блока питания очень не стабильна, не имеет никаких защит от КЗ на выходе трансформатора, пожалуй именно из-за этого, схема пока не нашла широкого применения в радиолюбительских кругах. Хотя в последнее время на разных форумах наблюдается продвижение данной темы. Люди предлагают различные варианты доработки таких трансформаторов. Я сегодня попытаюсь все эти доработки совместить в одной статье и предложить варианты не только доработки, но и умощнения ЭТ.
В основу работы схемы углубляться не будем, а сразу приступим к делу.
Мы попытаемся доработать и увеличить мощность китайского ЭТ Taschibra на 105 Ватт.
Для начала хочу пояснить, по какой причине я решил взяться за умощнение и переделку таких трансформаторов. Дело в том, что недавно сосед попросил сделать ему на заказ зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, который был бы компактным и легким. Собирать не хотелось, но позже я наткнулся на интересные статьи в которых рассматривалась переделка электронного трансформатора. Это натолкнуло на мысль — почему бы не попробовать?
Таким образом, были приобретены несколько ЭТ от 50 до 150 Ватт, но опыты с переделкой не всегда завершались успешно, из всех выжил только ЭТ на 105 Ватт. Недостатком такого блока является то, что трансформатор у него не кольцевой, в связи с чем неудобно отмотать или домотать витки. Но другого выбора не было и пришлось переделать именно этот блок.
Как нам известно, эти блоки не включаются без нагрузки, это не всегда является достоинством. Я планирую получить надежное устройство, которое можно свободно применять в любых целях, не боясь, что блок питания может перегореть или выйти из строя при КЗ.
Доработка №1
Суть идеи заключается в добавлении защиты от КЗ, также устранения вышеуказанного недостатка (активация схемы без выходной нагрузки или с маломощной нагрузкой).
Глядя на сам блок, мы можем увидеть простейшую схему ИБП, я бы сказал, что схема не до конца отработана производителем. Как мы знаем, если замкнуть вторичную обмотку трансформатора, то меньше, чем за секунду схема выйдет из строя. Ток в схеме резко возрастает, ключи в миг выходят из строя, иногда и базовые ограничители. Таким образом, ремонт схемы обойдется дороже стоимости (цена такого ЭТ порядка 2,5$).
Трансформатор обратной связи состоит из трех отдельных обмоток. Две из этих обмоток питают базовые цепи ключей.
Для начала удаляем обмотку связи на трансформаторе ОС и ставим перемычку. Эта обмотка включена последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора.
Затем на силовом трансформаторе мотаем всего 2 витка и один виток на кольце (трансформаторе ОС). Для намотки можно использовать провод с диаметром 0,4-0,8мм.
Далее нужно подобрать резистор для ОС, в моем случае он на 6,2 ОМ, но резистор можно подобрать с сопротивлением 3-12 Ом, чем выше сопротивление этого резистора, тем меньше ток защиты от КЗ. Резистор в моем случае использован проволочный, чего делать не советую. Мощность этого резистора подбираем 3-5 ватт (можно использовать от 1 до 10 ватт).
Во время КЗ на выходной обмотке импульсного трансформатора ток во вторичной обмотке падает (в стандартных схемах ЭТ при КЗ ток возрастает, выводя из строя ключи). Это приводит к уменьшению тока на обмотке ОС. Таким образом, прекращается генерация, сами ключи запираются.
Единственным недостатком такого решение является то, что при долговременном КЗ на выходе, схема выходит из строя, поскольку ключи греются и достаточно сильно. Не стоит подвергать выходную обмотку КЗ с длительностью более 5-8 секунд.
Схема теперь будет заводиться без нагрузки, одним словом мы получили полноценный ИБП с защитой от КЗ.
Доработка №2
Теперь постараемся, в какой-то мере сгладить сетевое напряжение от выпрямителя. Для этого будем использовать дроссели и сглаживающий конденсатор. В моем случае использован готовый дроссель с двумя независимыми обмотками. Данный дроссель был снят от ИБП DVD проигрывателя, хотя можно использовать и самодельные дросселя.
После моста следует подключить электролит с емкостью 200мкФ с напряжением не менее 400 Вольт. Емкость конденсатора подбирается исходя из мощности блока питания 1мкФ на 1 ватт мощности. Но как вы помните, наш БП рассчитан на 105 Ватт, почему же конденсатор использован на 200мкФ? Это поймете уже совсем скоро.
Доработка №3
Теперь о главном — умощнение электронного трансформатора и реально ли это? На самом деле есть только один надежный способ умощнения без особых переделок.
Для умощнения удобно использовать ЭТ с кольцевым трансформатором, поскольку нужно будет перемотать вторичную обмотку, именно по этой причине мы заменим наш трансформатор.
Сетевая обмотка растянута по всему кольцу и содержит 90 витков провода 0,5-0,65мм. Обмотка мотается на двух сложенных ферритовых кольцах, которые были сняты от ЭТ с мощностью 150 Ватт. Вторичная обмотка мотается исходя от нужд, в нашем случае она рассчитана на 12 Вольт.
Планируется увеличить мощность до 200 Ватт. Именно поэтому и нужен был электролит с запасом, о котором говорилось выше.
Конденсаторы полумоста заменяем на 0,5мкФ, в штатной схеме они имеют емкость 0,22 мкФ. Биполярные ключи MJE13007 заменяем на MJE13009.
Силовая обмотка трансформатора содержит 8 витков, намотка делалась 5-ю жилами провода 0,7мм, таким образом, имеем в первичке провод с общим сечением 3,5мм.
Идем дальше. Перед и после дросселей ставим пленочные конденсаторы с емкостью 0,22-0,47мкФ с напряжением не менее 400 Вольт (я использовал именно те конденсаторы, которые были на плате ЭТ и которые пришлось заменить для увеличения мощности).
Далее заменяем диодный выпрямитель. В стандартных схемах применяются обычные выпрямительные диоды серии 1N4007. Ток диодов составляет 1 Ампер, наша схема потребляет немало тока, поэтому диоды стоит заменить на более мощные, во избежание неприятных результатов после первого включения схемы. Можно использовать буквально любые выпрямительные диоды с током 1,5-2 Ампер, обратное напряжение не менее 400 Вольт.
Все компоненты, кроме платы с генератором смонтированы на макетной плате. Ключи были укреплены на теплоотвод через изоляционные прокладки.
Продолжаем нашу переделку электронного трансформатора, дополнив схему выпрямителем и фильтром.
Дросселя намотаны на кольцах из порошкового железа (сняты от компьютерного БП), состоят из 5-8 витков. Намотку удобно сделать сразу 5-ю жилами провода с диаметром 0,4-0,6мм каждая жила.
Сглаживающий конденсатор подбираем с напряжением 25-35 Вольт, в качестве выпрямителя применен один мощный диод шоттки (диодные сборки из компьютерного блока питания). Можно использовать любые быстрые диоды с током 15-20 Ампер.
Галогенные лампы можно считать усовершенствованным вариантом привычных всем приборов накаливания. Работают они одинаково, но в силу некоторых особенностей галогенок они более экономичны, долговечны и дают приятный для глаза, но при этом яркий свет.
Производители предлагают два варианта галогенных приборов освещения: высоко- и низкоковольтные. Чтобы вторые работали корректно, требуется трансформатор для галогенных ламп. Мы расскажем о том, как подобрать и грамотно подключить указанное устройство.
Галогенные лампы успешно конкурируют со светодиодами. Несмотря на лучшие эксплуатационные характеристики последних часто выигрывают именно галогенки, что объясняется их меньшей стоимостью и, соответственно, доступностью, а так же некоторыми особенностями светового пучка светодиодов, от которого могут уставать глаза.
Главный «козырь» светодиодов – работа без нагрева, что дает возможность их широкого использования. Такое же преимущество есть и у галогенок, но только у низковольтных ламп. Их можно устанавливать на участках, чувствительных к высокой температуре. Например, во встроенных в потолок светильниках.
Но при этом нужно понимать, что галогенные лампы пониженного напряжения смогут работать только с трансформаторами. Последние необходимы для преобразования сетевого напряжения до приемлемого для лампы показателя. Обычно это 12 В.
Помимо этого трансформатор защищает источник света от скачков напряжения, перегрева и короткого замыкания, а так же может обеспечивать возможность плавного включения освещения. Надо признать, что в среднем лампы с трансформаторами служат намного дольше. Хотя многое зависит от их качества.
Галогенные лампы низковольтного типа не способны работать от сетевого напряжения в 220 В, поэтому их необходимо подключать только через понижающий трансформатор
Какие бывают трансформаторы?
Трансформаторами называют устройства электромагнитного или электронного типа. Они несколько отличаются принципом работы и некоторыми другими характеристиками.
Электромагнитные варианты изменяют параметры стандартного сетевого напряжения на характеристики, пригодные для работы , электронные устройства кроме указанной работы выполняют еще преобразование тока.
Тороидальный электромагнитный прибор
Простейший тороидальный трансформатор собран из двух обмоток и сердечника. Последний называют еще магнитопроводом. Его изготавливают из ферромагнитного материала, обычно это сталь. Обмотки размещаются на стержне.
Первичная подключена к источнику энергии, вторичная, соответственно, к потребителю. Электрическая связь между вторичной и первичной обмотками отсутствует.
Несмотря на невысокую стоимость и надежность в эксплуатации тороидальный электромагнитный трансформатор сегодня редко используется при подключении галогенных ламп
Таким образом мощность между ними передается только электромагнитным путем. Для увеличения индуктивной связи между обмотками используется магнитопровод. При подаче переменного тока клемму, соединенную с первой обмоткой, он образует внутри сердечника магнитный поток переменного типа.
Последний сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них электродвижущую силу или ЭДС. Под ее воздействием во вторичной обмотке создается переменный ток с напряжением, отличным от того, что было в первичной.
В зависимости от числа витков устанавливается тип трансформатора, который может быть повышающим либо понижающим, и коэффициент трансформации. Для галогенных ламп всегда используются только понижающие аппараты.
Достоинствами обмоточных устройств считаются:
- Высокая надежность в работе.
- Простота в подключении.
- Невысокая стоимость.
Тем не менее, тороидальные трансформаторы можно встретить в современных схемах с достаточно редко. Это объясняется тем, что в силу конструктивных особенностей такие устройства имеют довольно внушительные габариты и массу. Поэтому их сложно замаскировать при обустройстве мебельной или потолочной подсветки, например.
Пожалуй, главный недостаток тороидальных электромагнитных трансформаторов – массивность и значительные габариты. Их крайне сложно замаскировать, если необходима скрытая установка
Также к минусам устройств этого типа можно отнести нагрев в процессе функционирования и чувствительность к возможным перепадам напряжения в сети, что отрицательно сказывается на сроке эксплуатации галогенок.
Помимо этого обмоточные трансформаторы могут гудеть при работе, это не всегда приемлемо. Поэтому устройства используются большей частью в нежилых помещениях либо в производственных зданиях.
Импульсное или электронное устройство
Трансформатор состоит из магнитопровода или середчника и двух обмоток. В зависимости от формы сердечника и способа размещения на нем обмоток различают четыре разновидности таких устройств: стержневой, тороидальный, броневой и бронестрежневой.
Разным может быть и число витков вторичной и первичной намотки. Варьируя их соотношения, получают понижающие и повышающие устройства.
В конструкции импульсного трансформатора присутствуют не только обмотки с сердечником, но и электронная начинка. Благодаря этому в него можно встроить системы защиты от перегрева, плавного включения и другие
Принцип работы трансформатора импульсного типа несколько отличается. На первичную обмотку подаются короткие однополярные импульсы, благодаря этому сердечник постоянно находится в состоянии намагничивания.
Импульсы на первичной обмотке характеризуются как кратковременные сигналы прямоугольной формы. Они генерируют индуктивность с такими же характерными перепадами.
Они в свою очередь создают импульсы на вторичной катушке.
Эта особенность дает электронным трансформаторам целый ряд преимуществ:
- Небольшой вес и компактность.
- Высокий уровень КПД.
- Возможность встроить дополнительную защиту.
- Расширенный рабочий диапазон напряжения.
- Отсутствие нагрева и шума при работе.
- Возможность корректировки выходящего напряжения.
Из недостатков стоит отметить регламентируемую минимальную нагрузку и достаточно высокую цену. Последнее связано с определенными сложностями в процессе изготовления таких устройств.
Правила выбора понижающего оборудования
Подбирая трансформатор для источников света галогенного типа, нужно учесть множество факторов. Начать стоит с двух важнейших характеристик: выходного напряжения прибора и его номинальной мощности.
Первая должна строго соответствовать величине рабочего напряжения подключенных к устройству ламп. Вторая же определяет суммарную мощность источников света, с которыми будет работать трансформатор.
На корпусе трансформатора всегда присутствует маркировка, изучив которую можно получить полную информацию об устройстве
Для точного определения нужной номинальной мощности желательно произвести несложный расчет. Для этого нужно сложить мощности всех источников света, которые будут подключены к понижающему устройству. К полученной величине следует прибавить 20% «запаса», необходимого для корректной работы прибора.
Проиллюстрируем конкретным примером. Для освещения гостиной планируется установить три группы галогенных ламп: по семь штук в каждой. Это точечные приборы напряжением 12 В и мощностью в 30 Вт. Потребуется три трансформатора для каждой группы. Подберем подходящий. Начнем с расчета номинальной мощности.
Подсчитаем и получим, что общая мощность группы – 210 Вт. С учетом требуемого запаса получаем 241 Вт. Таким образом, для каждой группы потребуется трансформатор, выходное напряжение которого 12 В, номинальная мощность прибора 240 Вт.
Под эти характеристики подходят как электромагнитные, так и импульсные устройства. Останавливая свой выбор на последнем, нужно обратить особое внимание на номинальную мощность. Она должна быть представлена в виде двух цифр. Первая обозначает минимальную рабочую мощность.
Нужно знать, что общая мощность ламп должна быть больше этой величины, иначе прибор не будет работать. И небольшое замечание от специалистов, касающееся выбора мощности. Они предупреждают, что мощность трансформатора, которая указывается в технической документации, является максимальной.
То есть, в нормальном состоянии он будет выдавать где-то на 25-30% меньше. Поэтому так называемый «запас» мощности необходим. Потому что если заставить устройство работать на пределе возможностей, долго оно не прослужит.
Для продолжительной эксплуатации галогенных светильников очень важно грамотно выбрать мощность понижающего трансформатора. При этом она должна иметь некоторый “запас”, чтобы устройство не работало на пределе своих возможностей
Еще один важный нюанс касается размеров выбранного трансформатора и места его размещения. Чем мощнее прибор, тем он массивнее. Особенно это актуально для электромагнитных агрегатов. Желательно сразу найти подходящее место его установки.
Если светильников несколько пользователи чаще предпочитают разделить их на группы и установить для каждой отдельный трансформатор. Объясняется это очень просто.
Во-первых, при выходе из строя понижающего устройства остальные осветительные группы будут нормально работать. Во-вторых, каждый из установленных в таких группах трансформатор будет иметь меньшую мощность, чем общий, который нужно было бы поставить для всех ламп. Следовательно, его стоимость будет заметно ниже.
Два варианта подключения трансформатора
Перед подключением понижающего прибора следует выполнить схему расположения светильников, если их больше, чем два. Кроме того, нужно подобрать место монтажа трансформатора.
Последнее делается с учетом таких правил:
- Должен быть обеспечен свободный доступ к устройству, что необходимо для его обслуживания или замены.
- Если трансформатор будет находиться внутри замкнутого пространства, объем последнего не может быть меньше 10 л. Это необходимо для отвода образующегося при работе прибора тепла.
- Расстояние от устройства до ближайшей галогенной лампы не должно быть меньше 250 мм. Это делается во избежание нежелательного дополнительного нагрева источника света.
Только после того, как определено место для трансформатора и для ламп, можно приступать к монтажу и подключению.
Важен правильный выбор места для установки понижающего трансформатора. Если он будет смонтирован в замкнутом пространстве, объем последнего должен быть достаточен для отведения образующегося при работе прибора тепла
В этом случае возможны два основных варианта, причем последний может быть модифицирован и использован для подключения не только двух групп светильников, но и трех и более.
Цепь светильников с одним трансформатором
Такой вариант считается оптимальным для четырех, максимум пяти источников света. Если ламп больше, лучше всего будет разделить и на группы. Галогенки подключаются только параллельно. Это нужно учесть при составлении схемы. Еще один важный нюанс.
Необходимо разместить лампы так, чтобы расстояние от каждой из них до трансформатора было примерно одинаковым. Это необходимо для корректной работы приборов.
При наличии разной по длине проводки лампы будут гореть неодинаково. Та, у которой провод короче, будет светить ярче. Прибор с длинным кабелем будет гореть тускло.
Кроме того, в последнем случае в процессе работы возможен еще и нагрев провода, что крайне нежелательно. Специалисты рекомендуют строить схему так, чтобы длина каждого из отходящих к лампам проводов не превышала 200 мм. При этом сечение кабеля должно быть не меньше 1,5 кв. мм.
Таким способом подключают небольшое количество ламп. Оптимально соединять не более пяти, иначе придется устанавливать трансформатор большой мощности
На корпусе трансформаторе находятся клеммы выхода и входа. Первичные маркируются как N и L или Input. Это вход, расположенный на стороне 220 В. Нужно помнить, что здесь подключение проводится через одноклавишный выключатель.
Далее отходящие от распредкоробки нулевой и фазный провода синего и оранжевого либо коричневого цвета соединяются с соответствующими клеммами трансформатора. К вторичным клеммам Output или выход понижающего устройства подключаются галогенные лампы.
Для этого используются только медные провода с одинаковым сечением. Важное замечание. Если по каким-либо причинам клемм трансформатора не хватает, следует установить дополнительные клеммные зажимы. Их можно приобрести в любом специализированном магазине.
Две группы ламп с двумя трансформаторами
Такое подключение оптимально, если светильников больше пяти. Группы могут состоять из одинакового количества ламп или разного. Это не важно. Главное, чтобы для каждой был правильно подобран трансформатор. Как и в описанном выше варианте начать стоит с выполнения схемы.
При выборе места расположения ламп «работают» аналогичные правила. То есть длина всех отходящих к ним от трансформатора проводов должна быть примерно одинакова.
Так подключаются две группы галогенных светильников. Для каждой из них используется свой трансформатор, но выключатель общий для обеих
Это может быть сделать достаточно сложно. Тогда потребуется провести некоторые корректировки. Нужно знать, что для проводов из меди сечением 1,5 кв. мм, а именно их и рекомендовано использовать в данном случае, оптимальная длина варьируется от 150 и до 300 см. На такое расстояние энергия будет передаваться с минимальными потерями и без образования помех.
Иногда такой длины явно недостаточно. В этом случае потребуется выбрать провод большего сечения. Для расстояния от 300 до 400 см выбирается кабель сечением до 2,5 кв. мм. Если предполагается еще большая длина, что нежелательно, следует провести специальный расчет и определить подходящее сечение по специальной таблице.
Подключение каждого из трансформаторов и групп ламп к нему производится аналогично выше описанному способу. То есть нулевая жила из распределительной коробки подключается к нулевым клеммам трансформаторов.
Фазная жила с выключателя соединяется с фазными же кабелями понижающих устройств. Теоретически таким способом можно подключить и более двух групп светильников, но для каждой из них устанавливается свой трансформатор.
Важное замечание. Для каждого из понижающих устройств прокладывается отдельный кабель, причем соединяются они исключительно внутри распределительной коробки. Некоторые «умельцы» предпочитают соединить провода где-нибудь под потолком, но не задействовать распредкоробку.
Это серьезная ошибка, противоречащая ПУЭ, где написано о том, что к каждому из выполненных участков соединения кабелей обязательно должен быть обеспечен свободный доступ для осмотра, обслуживания и возможного ремонта. Поэтому единственный правильный вариант – соединение в распределительной коробке.
В процессе создания галогенной подсветки с большим количеством ламп важно грамотно рассчитать количество осветительных групп и место расположения трансформаторов для каждой из них
Специалисты подчеркивают, что если предполагается подключение группы, состоящей из большого количества ламп, возможен вариант с размещением распределительной коробки между светильниками и выходом трансформатора. Это особенно актуально при недостатке клемм на понижающем устройстве или при ограничениях его размещения.
Выбирая такой вариант нужно знать, что при одинаковой мощности низковольтная цепь пропускает больший ток, чем высоковольтная. Исходя из этого требуется точный расчет для определения сечения провода. Производится оно путем вычисления общей силы тока.
Проиллюстрируем примером. Семь 12 В источников света мощностью в 35 Вт должны быть подключены через трансформатор. Лампы монтируются через распредкоробку параллельно. Нужно узнать , который будет проложен между распределителем и выходом блока.
Для этого сначала умножаем число лампочек на их мощность. Затем полученную величину делим на рабочее напряжение. Получаем приближенно 29 А. Это сила тока, который будет проходить через низковольтную проводку.
Используя представленную в ПУЭ таблицу зависимости сечения проводки от рабочего напряжения, определяем подходящий размер провода. В нашем случае это будет как минимум 4 кв. мм. Как видно, нагрузка достаточно велика. Возможно, есть смысл разделить эту группу ламп еще на две.
Если при подключении двух групп галогенных ламп поставить двухклавишный выключатель, можно получить возможность управлять каждой из них по отдельности
При монтаже двух групп галогеновых лампочек через трансформатор можно использовать два типа выключателей. Если поставить одноклавишную модель, то обе группы смогут включаться/выключаться только одновременно. Если же требуется отдельное управление группами световых приборов, можно поставить двухклавишный выключатель.
Практикующие электрики часто сталкиваются с необходимостью монтажа низковольтных галогенок, когда проводка уже проведена и успешно эксплуатируется. В таком случае далеко не всегда возможно осуществить параллельное подключение ламп к трансформатору без кардинальной переделки проводки.
Чтобы минимизировать затраты специалисты рекомендуют в этом случае соединить каждый светильник с собственным трансформатором. Как правило, это будут небольшие по мощности и габаритам устройства.
Если это кажется расточительством, можно поставить в светильники вместо низковольтных высоковольтные галогенки на 220 В. Но в этом случае придется снабдить их прибором плавного пуска. Или как вариант, если конструкция светильника позволяет, можно заменить галогенные лампы на светодиоды эконом-класса.
С ориентирами для устройства системы освещения ознакомит статья, досконально разбирающая все стороны вопроса.
Возможность регулировать интенсивность освещения привлекает многих. Большинство электронных трансформаторов дополнено возможностью снижения напряжения на входе, что позволяет регулировать яркость галогенного освещения
Очень часто планируется регулирование интенсивности освещения, для чего в общую схему добавляется . Нужно знать, что большинство импульсных трансформаторов не рассчитаны на совместную работу с диммером.
Поскольку последний отрицательно влияет на функционирование электронного преобразователя, это в конечном итоге заметно сокращает срок службы подключенных галогенных ламп.
Видео #3. Все, что нужно знать о трансформаторах для источников света галогенного типа:
Низковольтные галогенные лампы – практичное решение для обустройства встроенного освещения. Они считаются бюджетным аналогом светодиодам, значительно превосходя их в качестве излучаемого света.
Главная сложность использования низковольтных галогенок заключается в необходимости подключения понижающего трансформатора. Однако если сделать все правильно, осветительные приборы будут служить долго и без проблем.
Есть опыт по подключению трансформатора для работы маломощной галогенной лампочки? Знаете технологические тонкости, которые пригодятся посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии, делитесь полезными сведениями, публикуйте фото в расположенном ниже блоке.
При замене галогеновых ламп на 12В в точечных светильниках светодиодными часто возникает вопрос: «нужно ли менять источник питания?». Для галогенок использовали электронные трансформаторы с выходным напряжением 12 вольт, а продаются специальные блоки питания (БП) с выходным напряжением также 12 вольт. В чем же их различие и взаимозаменяемы ли они? Давайте разбираться!
Что такое электронный трансформатор?
Электронным трансформатором называют схему импульсного источника питания на основе трансформатора и высокочастотного генератора на полупроводниковых ключах. Они питаются от сети 220В переменного тока, а на их выходе переменное напряжение с действующим значением порядка 12В.
Структурная схема устройства изображена на рисунке ниже.
Здесь мы видим, что питание 220В сначала поступает на выпрямитель, после чего выпрямленное пульсирующее с частотой 100Гц напряжение поступает на узел силовых ключей и генератора, рассмотрим пример типовой принципиальной электрической схемы электронного трансформатора.
Здесь изображена типичная автогенераторная двухтактная схема. Её особенностью является то, что для работы ключей в режиме коммутации (переключений) на высокой частоте им не требуется или других специализированных ИМС. Говоря простыми словами работа автогенератора заключается в переключении транзистора в результате напряжений, наводимых на обмотках импульсного трансформатора и положительной обратной связи.
Что мы видим на схеме? Первое что бросается в глаза - отсутствие диодного моста на выходе, а значит, что выходное напряжение переменное, а также отсутствие цепей, предназначенных для стабилизации выходного напряжения. Вы можете подробнее ознакомится с принципом их работы посмотрев видео:
Подобная схема лежит и в основе большинства зарядных устройств для мобильных телефонов, в том числе в энергосберегающих или компактных люминесцентных лампах в некоторых вариациях и некоторыми доработками.
Рассмотрим выходные осциллограммы.
Здесь видно, что переменное напряжение амплитуда которого пульсирует от нуля до + и - 17Вольт. Такие изменения амплитуды с течением времени - повторяют пульсации выпрямленного сетевого(100Гц). Получается интересная ситуация - есть высокочастотное выходное напряжение, изменяющееся с частотой в десятки тысяч герц, при этом его амплитуда изменяется от 0 до 17 вольт с частотой в 100 Гц или выпрямленные 50 Гц. Если растянуть ось времени и рассмотреть форму на уровне периодов, то картинка примет следующий вид.
Здесь видно, что сигнал по форме далёк от синусоиды, а скорее прямоугольник с небольшим уклоном в сторону заднего фронта.
Блоки питания для светодиодных ламп 12В
Их часто называют блоками питания для светодиодных лент, фактически для подключения и лент и ламп нужен любой источник постоянного стабилизированного напряжения 12В с минимальными пульсациями. На практике в современном мире используются , рассмотрим типовую схему.
Или другой вариант:
Что общего у этих двух, казалось бы, разных схем? Они построены на интегральном ШИМ-контроллера который управляет силовыми ключами - транзисторами, они могут быть и полевыми, и биполярными. Кроме того, в выходном каскаде схемы вы видите выпрямитель и конденсаторы для сглаживания пульсаций (фильтр). Всё это значит, что на выходе мы получаем . Величина его пульсаций будет зависеть от нагрузки и ёмкости фильтрующих конденсаторов.
Её также можно реализовать на автогенераторной схеме, подобной электронному трансформатору, добавив цепи обратной связи для стабилизации выходного напряжения. В результате получится схема наподобие такой.
Аналогичная конструкция используется в упомянутых выше зарядных для мобильны телефонов здесь за стабилизацию отвечает цепочка обратной связи на 11 вольтовом стабилитроне VD9 и транзисторной оптопаре U1.
Принцип работы подобных ИИП мы рассматривали в статье ранее - .
5 особенностей и отличий БП для LED-лент и ламп от электронных трансформаторов для галогенных ламп
Итак, подведем итоги и ответим на вопрос: «почему нельзя питать светодиодные лампы от электронного трансформатора?». Для этого мы перечислим основные особенности этих источников питания и требования для работы светодиодных изделий.
1. Для включения светодиодных лент и ламп на 12В нужно постоянное напряжение. Так как у светодиодов нелинейная вольтамперная характеристика - они очень чувствительны к отклонениям напряжения питания от номинального, и при его превышении быстро выйдут из строя.
2. Электронные трансформаторы выдают пульсирующее переменное высокочастотное напряжение. Величина всплесков и пиков может достигать и 40 вольт в некоторых случаях. Это может привести к выходу из строя светодиодов или драйверов, встроенных в LED-лампу, а также к их нестабильной работе.
3. У электронных трансформаторов есть такая характеристика как минимальная нагрузка (смотрите рисунок ниже). Это значит, что, если подключить нагрузку меньше указанной на блоке питания он может либо не запуститься, либо выдавать большие пульсации, а также отключаться или другим образом отклоняться от нормального режима работы. Это критично, поскольку галогенные лампы потребляют в разы большую мощность, чем светодиодные, поэтому электронный трансформатор может проявлять себя подобным образом.
Мощность указана от 20 до 105 Вт, что говорит об ограничении по минимальной подключаемой мощности.
4. У блоков питания для ламп на 12В выходное напряжение и постоянное, и стабилизированное при этом.
5. Для питания галогеновых ламп не разницы в роде тока (постоянный или переменный), которым её будут питать. Важно действующее значение напряжения на ней. Поэтому они подойдут под оба варианта источников питания.
Заключение
На сегодняшний день, электромеханики достаточно редко занимаются починкой электронных трансформаторов. В большинстве случаев, я и сам не очень заморачиваюсь тем, чтобы потрудиться над реанимацией подобных устройств, просто потому что, обычно покупка нового электронного трансформатора обходится куда дешевле, чем ремонт старого. Однако, в обратной ситуации — почему бы и не потрудиться экономии ради. К тому же не у всех есть возможность добраться до специализированного магазина, чтобы подыскать там замену, или обратиться в мастерскую. По этой причине, любому радиолюбителю нужно уметь и знать, как производится проверка и ремонт импульсных (электронных) трансформаторов в домашних условиях, какие могут возникнуть неоднозначные моменты и как их разрешить.
Ввиду того, что не все имеют обширный объём знаний по теме, постараюсь представить всю имеющуюся информацию максимально доступно.
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.
Как проверять электронные трансформаторы?
На самом деле, чтобы разобраться с причиной поломки не нужно обладать огромным багажом знаний, достаточно иметь под рукой мультиметр (стандартный китайский, как на рисунке №2) и знать, какие цифры должен выдавать на выходе каждый из компонентов (конденсатор, диод и т.д.).
Рис 2: Мультиметр.
Мультиметр может измерить постоянное, переменное напряжение, сопротивление. Также он может работать в режиме прозвонки. Желательно, чтобы щуп мультиметра был обмотан скотчем, (как на рисунке №2), это убережёт его от обрывов.
Чтобы правильно производить прозвонку различных элементов трансформера рекомендую всё-таки выпаивать их (многие пытаются обойтись без этого) и исследовать отдельно, поскольку в противном случае показания могут быть неточными.
Диоды
Нельзя забывать, что диоды прозваниваются только в одну сторону. Для этого мультиметр устанавливается в режим прозвонки, красный щуп прикладывается к плюсу, чёрный к минусу. Если всё в норме, то прибор издаёт характерный звук. При наложении щупов на противоположные полюса не должно происходит вообще ничего, а если это не так, то можно диагностировать пробой диода.
Транзисторы
При проверке транзисторов, их также нужно выпаивать и прозванивать переходы база-эмиттер, база-коллектор, выявляя их проходимость в одну, и в другую сторону. Обычно, роль коллектора в транзисторе выполняет задняя железная часть.
Обмотка
Нельзя забывать проверять обмотку, как первичную, так и вторичную. Если возникают проблемы с определением того, где первичная обмотка, а где вторичная, то помните, что первичная обмотка даёт большее сопротивление.
Конденсаторы (радиаторы)
Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах (пикофарадах, микрофарадах). Для его исследования тоже используется мультиметр, на котором выставляется сопротивление в 2000 кОм. Положительный щуп прикладывается к минусу конденсатора, отрицательный к плюсу. На экране должны появляться всё возрастающие цифры вплоть до почти двух тысяч, которые сменяются единицей, что расшифровывается как бесконечное сопротивление. Это может свидетельствовать об исправности конденсатора, но лишь в отношении его способности накапливать заряд.
Ещё один момент: если в процессе прозвонки возникла путаница с тем, где расположен «вход», а где «выход» трансформатора, то нужно просто перевернуть плату и на обратной стороне на одном конце платы вы увидите небольшую маркировку «SEC» (второй), которой обозначается выход, а на другом «PRI» (первый) — вход.
А также, не забывайте, что электронные трансформаторы нельзя запускать без загрузки! Это очень важно.
Ремонт электронного трансформатора
Пример 1
Возможность попрактиковаться в починке трансформатора представилась не так давно, когда мне принесли электронный трансформатор от потолочной люстры (напряжение — 12 вольт). Люстра рассчитана на 9 лампочек, каждая по 20 ватт (в сумме – 180 ватт). На упаковке от трансформатора значилось также: 180 ватт.А вот пометка на плате гласила: 160 ватт. Страна производитель – конечно же,Китай. Аналогичный электронный трансформатор стоит не более 3$, и это на самом деле совсем немного, если сравнивать со стоимостью остальных компонентов устройства, в котором он был задействован.
В полученном мной электронном трансформаторе сгорела пара ключей на биполярных транзисторах (модель: 13009).
Рабочая схема стандартная двухтактная, на месте выходного транзистора поставлен инвертор ТОР(Thor), у которого вторичная обмотка состоит из 6-ти витков, а переменный ток сразу же перенаправляется на выход, то есть к лампам.
Такие блоки питания обладают весьма значимым недостатком: отсутствует защита против короткого замыкания на выходе. Даже при секундном замыкании выходной обмотки, можно ожидать весьма впечатляющего взрыва схемы. Поэтому рисковать подобным образом и замыкать вторичную обмотку крайне не рекомендуется. В целом, именно по этой причине радиолюбители не очень любят связываться с электронными трансформаторами подобного типа. Впрочем, некоторые наоборот пытаются их самостоятельно доработать, что, на мой взгляд, весьма неплохо.
Но вернёмся к делу: поскольку наблюдалось потемнение платы прямо под ключами, то не приходилось сомневаться, что они вышли из строя именно из-за перегрева. Тем более, что радиаторы не слишком активно охлаждают заполненную множеством деталей коробочку корпуса, да ещё и прикрываются картонкой. Хотя, если судить по исходным данным, также имела место перегрузка в 20 ватт.
Из-за того, что нагрузка превышает возможности блока питания, достижение номинальной мощности практически равнозначно выходу из строя. Те более, что в идеале, с расчётом на долговременное функционирование, мощность БП должна быть не меньше, а вдвое больше необходимого. Вот такая она китайская электроника. Снизить уровень нагрузки, сняв несколько лампочек, не представлялось возможным. Поэтому единственный подходящий, на мой взгляд, вариант исправления ситуации заключался в наращивании теплоотводов.
Чтобы подтвердить (или опровергнуть) свою версию, я запустил плату прямо на столе и дал нагрузку с помощью двух галогеновых парных ламп. Когда всё было подключено – капнул немного парафина на радиаторы. Расчёт был такой: если парафин будет таять и испаряться, то можно гарантировать, что электронный трансформатор (благо, если только он сам) будет сгорать меньше чем за полчаса работы по причине перегрева.После 5 минут работы воск так и не расплавился, получалось, что основная проблема связана именно с плохой вентиляцией, а не с неисправностью радиатора. Наиболее изящный вариант решения проблемы – просто подогнать другой более просторный корпус под электронный трансформатор, который обеспечит достаточную вентиляцию. Но я предпочёл подсоединить теплоотвод в виде алюминиевой полоски. Собственно, этого оказалось вполне достаточно для исправления ситуации.
Пример 2
В качестве ещё одного примера починки электронного трансформатора я хотел бы рассказать о ремонте устройства, обеспечивающего понижение напряжения с 220 на 12 Вольт. Оно использовалось для галогенных ламп на 12 Вольт (мощность – 50 Ватт).
Рассматриваемый экземпляр перестал работать без всяких спецэффектов. До того, как он оказался у меня в руках, от работы с ним отказалось несколько мастеров: некоторые не смогли найти решение проблемы, другие, как уже и говорилось выше, решили, что это экономически нецелесообразно.
Для очистки совести я проверил все элементы, дорожки на плате, нигде не обнаружил обрывов.
Тогда я решил проверить конденсаторы. Диагностика мультиметром вроде бы прошла успешно, однако, с учётом того, что накопление заряда происходило на протяжении целых 10 секунд (это многовато для конденсаторов подобного типа), возникло подозрение, что неполадка именно в нём. Я произвёл замену конденсатора на новый.
Тут нужно небольшое отступление: на корпусе рассматриваемого электронного трансформатора имелось обозначение: 35-105 VA. Эти показания говорят о том, при какой нагрузке можно включать устройство. Включать его вообще без нагрузки (или, если по-человечески, без лампы), как уже говорилось ранее, нельзя. Поэтому я подсоединил к электронному трансформатору лампу на 50 Ватт (то есть значение, которое вписывается между нижней и верхней границей допустимой нагрузки).
Рис. 4: Галогеновая лампа на 50Ватт (упаковка).
После подключения никаких изменений в работоспособности трансформатора не произошло. Тогда я ещё раз полностью осмотрел конструкцию и понял, что при первой проверке не обратил внимания на термопредохранитель (в данном случае модель L33, ограничение до 130C). Если в режиме прозвонки этот элемент даёт единицу, то можно говорить о его неисправности и обрыве цепи. Изначально термопредохранитель не был проверен по той причине, что при помощи термоусадки он вплотную крепится к транзистору. То есть для полноценной проверки элемента придётся избавляться от термоусадки, а это весьма трудоёмко.
Рис.5: Термопредохранитель, прикреплённый термоусадкой к транзистору (элемент белого цвета, на который указывает ручка).
Впрочем, для анализа работы схемы без данного элемента, достаточно закоротить его «ножки» на обратной стороне. Что я и сделал. Электронный трансформатор тут же заработал, да и произведённая ранее замена конденсатора оказалась не лишней, поскольку ёмкость установленного до этого элемента не отвечала заявленной. Причина, вероятно, была в том, что он просто износился.
В итоге, я заменил термопредохранитель, и на этом ремонт электронного трансформатора можно было считать завершённым.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.
Галогенная лампа – одна из разновидностей ламп накаливания, с той лишь разницей от простой лампочки, что в баллон последней закачены пары галогенов брома и йода. Данный тип лампочек выпускается как для непосредственного включения в электрическую сеть 220 В, так и низковольтные, которые включаются в работу через понижающий трансформатор.
При использовании низковольтных галогенных ламп с рабочим напряжением 12 В для включения их в работу необходимо использовать понижающий трансформатор, у которого первичное напряжение равно напряжения сети питания (220/127 В), а вторичное – рабочему напряжению лампочки.
Трансформаторы выпускаются с выходным напряжением: 6/12/24 В, они бывают:
- Обмоточные (электромагнитные) – в основу которых заложен принцип работы магнитного поля между электрическими обмотками трансформатора;
- Электронные – работа основана на использовании электронных устройств.
Достоинства электромагнитных устройств:
- Надежность;
- Способность выдерживать скачки напряжения в питающей сети.
Недостатки электромагнитных устройств:
- Значительная масса и габаритные размеры;
- Повышенный уровень шума в процессе эксплуатации;
- При скачках напряжения в питающей сети, скачки напряжения прямо пропорционально передаются на вторичное напряжение, что приводит к пульсации светового потока источников света.
Электронные трансформаторы для галогенных ламп имеют ряд преимуществ перед обмоточными, а именно:
- Меньшие габаритные размеры и вес устройства;
- Высокий КПД, который составляет 95 – 99 %, в то время как у обмоточных – 75 – 80 %;
- Наиболее защищены от токов короткого замыкания;
- В процессе работы создают меньший уровень шума;
- В режиме холостого хода более стабильны;
- Благодаря защите от перегрузок, контролю температуры и обеспечением мягкого запуска работы галогенных ламп, позволяют увеличить срок эксплуатации последних.
Схема электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В
Электронный трансформатор для галогенных ламп схемаНаиболее простой вариант электронного устройства, который получил широкое распространение на практике, это прибор с полумостовой схемой соединения и положительной обратной связью по току (схема приведена ниже).
Работа трансформатора собранного по этой схеме осуществляется следующим образом:
- При подаче напряжения на вход устройства происходит заряд конденсаторов С3 и С4;
- На участке «R5 – C2 – VS1» формируется импульс, служащий для запуска галогенной лампы;
- На конденсаторе С2 происходит заряд и при достижении напряжения достаточного для порога открывания динистора, последний открывается, после чего напряжение поступает на базу транзистора VT2;
- Транзистор VT2 открывается и электрический ток подается в схему устройства (участок: конденсаторы С3 и С4 – первичная обмотка Т2 – обмотка III – транзистор VT2 – диодный мост VD1);
- На обмотке II появляется напряжение, которое поддерживает транзистор VT2 в открытом состоянии;
- Одновременно обратное напряжение подается на транзистор VT1 с обмотки I (обмотки трансформатора включены в противофазе);
- Ток, проходящий через обмотку III, приводит к насыщению трансформатора, после чего напряжение на обмотках I и II снижается до нулевых значений;
- Транзистор VT2 закрывается, трансформатор Т1 выходит из состояния насыщения;
- На обмотках I и II происходит рост напряжения;
- Открывается транзистор VT1, электрический ток подается в схему устройства (участок: диодный мост VD1 – обмотка III – первичная обмотка трансформатора Т2 – конденсаторы С3 иС4);
- Процесс повторяется, в линии потребителя (нагрузке) формируется вторая полуволна напряжения.
Наличие в схеме диода VD4 создает возможность поддерживать конденсатор С2 в разряженном состоянии.
После завершения полупериода выпрямленного напряжения сети, процесс генерации прекращается. При начале следующего полупериода – генерации запускается вновь.
Плюсом электронного трансформатора для питания галогенных ламп является то, что данное электронное устройство не запустится при отсутствии нагрузки (галогенных лампочек).
Существует большое количество разнообразных схем электронных трансформаторов для питания галогенных ламп, которые различаются по мощности подключаемых светильников, выходному напряжению, комплектации и дополнительными усовершенствованиями и защитами.
Выбор трансформатора для галогенных ламп
При выборе трансформатора для питания галогенных ламп следует учитывать следующие параметры устройства:
- Номинальная мощность;
- Выходное напряжение.
Номинальная мощность определяет количество лампочек (светильников), которые могут быть подключены к данному электронному устройству.
Важным фактором при выборе трансформатора являются его геометрические размеры, так как в зависимости от конструкции и исполнения модели могут сильно различаться.Стоимость устройств, также не маловажный фактор, при выборе данного оборудования. Чем выше номинальная мощность, тем выше стоимость. Также на стоимость влияет страна и фирма производитель.
Подобные электронные приборы выпускают зарубежные и отечественные предприятия. Наиболее широкое распространение в нашей стране получили устройства фирм: «Osram», «VS», «Comtech», «Tashibra» и «Delux».
Расчет мощности трансформатора
Для определения мощности требуемого трансформатора необходимо определить:
- Мощность одной лампы (светильника);
- Количество ламп (светильников);
- Схему подключения светильников.
Расчет необходимо начать с разработки схемы электроснабжения конкретного помещения. Для этого рисуется план, на котором указывается количество и мощность светильников. Мощность суммируется, и полученное значение, умножается на К=1,1 (коэффициент запаса), что позволяет избежать перегрузки выбираемого устройства. Полученное значение и есть величина, на которую следует ориентироваться при выборе устройства.
При большом количестве светильников, а также для создания надежности системы освещения, можно светильники разделить на группы. При такой схеме системы освещения мощность каждого отдельно взятого трансформатора снижается.
Трансформаторы для галогенных ламп выпускаются мощностью:60/70/ 105/150/210/250/400 Вт.
Подключение устройства в схему электроснабжения галогенных светильников
На каждом электронном приборе заводского производства указаны его технические характеристики, графическое обозначение и тип ламп для которых данное устройство применяется.
Трансформатор имеет клеммы на «входе» и «выходе» устройства, с маркировкой нулевого и фазного проводов.
Основные требования к подключению:
- Галогенные лампы включаются параллельно к выходу трансформатора;
- Расстояние от трансформатора до нагрузки не должно превышать 3-х метров;
- Необходимо учитывать, что в процессе работы трансформатор нагревается, что может негативно отразиться на монтируемом вблизи прочем оборудовании.
Подключение источников света (ламп) может выполняться следующими способами:
Требования по установке
- Поверхность, на которой монтируется устройство, должна быть стойкой к воздействию тепла, не горючей.
- Расстояние от устройства до ближайшей лампочки должно быть не менее 20 см;
- Ниша (узел монтажа) должно быть объемом не менее 10,0 л, что позволит обеспечить требуемую вентиляцию устройства.
Как проверить исправность
Так как электронный трансформатор состоит из определенного набора электронных составляющих, то и работу устройства в целом, в случае отсутствия горения подключенных источников света и исправности питающей цепи, может проверить любой человек, имеющий начальные знания в области электроники.
Для проверки работоспособности потребуется мультиметр, с функциями проверки постоянного и переменного напряжения, сопротивления и имеющий режим «прозвонки» электрической цепи.
Для более точной проверки электронных компонентов рекомендуется выпаять их из монтажной платы. Проверяются:
- Диоды.
Мультиметр в режиме «прозвонки». Красный щуп на плюсе, чёрный на минусе – при исправности диода издается характерный звук. При противоположном наложении щупов – не должно происходит ничего, в противном случае – произошел пробой диода.
- Транзисторы.
Для проверки необходимо «прозванить» переходы «база-эмиттер», «база-коллектор», для проверки их проходимость в одну, и в другую сторону.
- Обмотка трансформатора.
Проверяется целостность обмоток и отсутствие межвитковых замыканий.
- Конденсаторы.
Для проверки на мультиметре выставляется сопротивление 2000 кОм. Положительный щуп прибора прикладывается к минусу конденсатора, отрицательный к плюсу. На дисплее прибора должны появиться цифры, которые возрастают почти до установленного предела измерении (2000 кОм). Затем должна высветиться цифра «1», что свидетельствует о бесконечном сопротивлении. Это говорит об исправности конденсатора и его способности накапливать заряд.
