Бп из электронного трансформатора

Устройство и схема электронного трансформатора

Электронные трансформаторы приходят на смену громоздким трансформаторам со стальным сердечником. Сам по себе электронный трансформатор, в отличие от классического, представляет собой целое устройство – преобразователь напряжения.

Применяются такие преобразователи в освещении для питания галогенных ламп на 12 вольт. Если вы ремонтировали люстры с пультом управления, то, наверняка, встречались с ними.

Вот схема электронного трансформатора JINDEL (модель GET-03) с защитой от короткого замыкания.

Как видим, схема довольно проста и собрана из радиодеталей, которые легко обнаружить в любом электронном балласте для питания люминесцентных ламп, а также в лампах – «экономках».

Основными силовыми элементами схемы являются n-p-n транзисторы MJE13009, которые включены по схеме полумост. Они работают в противофазе на частоте 30 — 35 кГц. Через них прокачивается вся мощность, подаваемая в нагрузку – галогенные лампы EL1. EL5. Диоды VD7 и VD8 необходимы для защиты транзисторов V1 и V2 от обратного напряжения. Симметричный динистор (он же диак) необходим для запуска схемы.

На транзисторе V3 (2N5551) и элементах VD6, C9, R9 — R11 реализована схема защиты от короткого замыкания на выходе (short circuit protection).

Если в выходной цепи произойдёт короткое замыкание, то возросший ток, протекающий через резистор R8, приведёт к срабатыванию транзистора V3. Транзистор откроется и заблокирует работу динистора DB3, который запускает схему.

Резистор R11 и электролитический конденсатор С9 предотвращают ложное срабатывание защиты при включении ламп. В момент включения ламп нити холодные, поэтому преобразователь выдаёт в начале пуска значительный ток.

Для выпрямления сетевого напряжения 220V используется классическая мостовая схема из 1,5-амперных диодов 1N5399.

В качестве понижающего трансформатора используется катушка индуктивности L2. Она занимает почти половину пространства на печатной плате преобразователя.

В силу своего внутреннего устройства, электронный трансформатор не рекомендуется включать без нагрузки. Поэтому, минимальная мощность подключаемой нагрузки составляет 35 — 40 ватт. На корпусе изделия обычно указывается диапазон рабочих мощностей. Например, на корпусе электронного трансформатора, что на первой фотографии указан диапазон выходной мощности: 35 — 120 ватт. Минимальная мощность нагрузки его составляет 35 ватт.

Галогенные лампы EL1. EL5 (нагрузку) лучше подключать к электронному трансформатору проводами не длиннее 3 метров. Так как через соединительные проводники протекает значительный ток, то длинные провода увеличивают общее сопротивление в цепи. Поэтому лампы, расположенные дальше будут светить тусклее, чем те, которые расположены ближе.

Также стоит учитывать и то, что сопротивление длинных проводов способствует их нагреву из-за прохождения значительного тока.

Стоит также отметить, что из-за своей простоты электронные трансформаторы являются источниками высокочастотных помех в сети. Обычно, на входе таких устройств ставится фильтр, который блокирует помехи. Как видим по схеме, в электронных трансформаторах для галогенных ламп нет таких фильтров. А вот в компьютерных блоках питания, которые собираются также по схеме полумоста и с более сложным задающим генератором, такой фильтр, как правило, монтируется.

Преимущества и недостатки применения

Понижающего трансформатора

Когда паяльник решено изготавливать из понижающего трансформатора, его мощность должна быть в пределах 50-150 Ватт. Более маленькая приводит к перегреву, и устройство быстро выходит из строя, более высокая утяжелит устройство. Среди преимуществ применения понижающего трансформатора выделяют:

• В готовом устройстве будет малый расход энергии. Она будет расходоваться лишь в момент пайки, а не при нагревании.
• Удобство в использовании и обслуживании. Жало заменяется довольно быстро. У опытных мастеров на это уходит меньше минуты.
• Безопасность в использовании. Жало остывает быстро, поэтому им нельзя обжечься и поджечь стол.

Электронного

Трансформатор довольно полезен для работы со многими электроприборами. Мощность трансформатора, которая требуется для изготовления паяльника обязательна в пределах 60-200 Ватт. Такой паяльник будет обладать следующим преимуществом:

• Жало накаляется очень быстро, следовательно, появилась возможность проводить работы по монтажу в условиях ограниченного времени.
• Недостатком такого устройства являются сложности с напряженной работой жал. Также огорчить может внешний вид и большие габариты.

Модели с диодным мостом

Трансформатор (12 Вольт) данного типа производится на базе селективных триггеров. Показатель порогового сопротивления у моделей в среднем равняется 35 Ом. Для решения проблем с понижением частоты устанавливаются трансиверы. Непосредственно диодные мосты используются с различной проводимостью. Если рассматривать однофазные модификации, то в этом случае резисторы подбираются на две обкладки. Показатель проводимости не превышает 8 мк.

Тетроды у трансформаторов позволяют значительно повысить чувствительность реле. Модификации с усилителями встречаются очень редко. Основной проблемой трансформаторов данного типа является отрицательная полярность. Возникает она вследствие повышения температуры реле. Чтобы исправить ситуацию, многие эксперты рекомендуют использовать триггеры с проводниками.

Электронный трансформатор для галогенных ламп 12в схема, get 0902

Возьмём для примера стандартный электронный трансформатор маркированный 12V 50Ватт, который используется для питания настольного светильника. Принципиальная схема будет такая:

Схема электронного трансформатора работает следующим образом. Напряжение сети выпрямляется с помощью выпрямительного моста до полусинусоидаьльного с удвоенной частотой. Элемент D6 типа DB3 в документации называется «TRIGGER DIODE”, — это двунаправленный динистор в котором полярность включения значения не имеет и он используется здесь для запуска преобразователя трансформатора. Динистор срабатывает во время каждого цикла, запуская генерацию полумоста. Открытие динистора можно регулировать. Это можно использовать например для функции регулировки яркости подключенной лампы. Частота генерации зависит от размера и магнитной проводимости сердечника трансформатора обратной связи и параметров транзисторов, обычно составляет в пределах 30-50 кГц.

В настоящее время начался выпуск более продвинутых трансформаторов с микросхемой IR2161, которая обеспечивает как простоту конструкции электронного трансформатора и уменьшение числа используемых компонентов, так и высокими характеристиками. Использование этой микросхемы значительно увеличивает технологичность и надежность электронного трансформатора для питания галогенных ламп. Принципиальная схема приведена на рисунке.

Особенности электронного трансформатора на IR2161:Интеллектуальный драйвер полумоста; Защита от короткого замыкания нагрузки с автоматическим перезапуском ;Защита от токовой перегрузки с автоматическим перезапуском ;Качание рабочей частоты для снижения электромагнитных помех ;Микромощный запуск 150 мкА;Возможность использования с фазовыми регуляторами яркости с управлением по переднему и заднему фронтам ;Компенсация сдвига выходного напряжения увеличивает долговечность ламп;Мягкий запуск, исключающий токовые перегрузки ламп.

Входной резистор R1 (0,25ватт) – своеобразный предохранитель. Транзисторы типа MJE13003 прижаты к корпусу через изоляционную прокладку металлической пластинкой. Даже при работе на полную нагрузку транзисторы греются слабо. После выпрямителя сетевого напряжения отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации, поэтому выходное напряжение электронного трансформатора при работе на нагрузку представляет собой прямоугольные колебания 40кГц, модулированные пульсациями сетевого напряжения 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор обратной связи) – на ферритовом кольце, обмотки подключенные к базам транзисторов содержат по пару витков, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера и коллектора силовых транзисторов – один виток одножильного изолированного провода. В ЭТ обычно используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007. Выходной трансформатор на ферритовом Ш-образном сердечнике.

Чтоб задействовать электронный трансформатор в импульсном источнике питания, нужно подключить на выход выпрямительный мост на ВЧ мощных диодах (обычные КД202, Д245 не пойдут) и конденсатор для сглаживания пульсаций. На выходе электронного трансформатора ставят диодный мост на диодах КД213, КД212 или КД2999. Короче нужны диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка десятков килогерц.

Преобразователь электронного трансформатора без нагрузки нормально не работает, поэтому его нужно использовать там, где нагрузка постоянна по току и потребляет достаточный ток для уверенного запуска преобразователя ЭТ. При эксплуатации схемы надо учитывать, что электронные трансформаторы являются источниками электромагнитных помех, поэтому должен ставиться LC фильтр, предотвращающий проникновение помехи в сеть и в нагрузку.

Лично я использовал электронный трансформатор для изготовления импульсного источника питания лампового усилителя. Так-же представляется возможным питать ими мощные УНЧ класса А или светодиодные ленты, которые как раз и предназначены для источников с напряжением 12В и большим выходным током. Естественно подключение такой ленты производится не напрямую, а через токоограничительный резистор или с помощью коррекции выходной мощности электронного трансформатора.

http://go-radio.ru/elektronniy-transformator.htmlhttp://fb.ru/article/239899/shema-elektronnogo-transformatora-dlya-galogennyih-lamp-v-kak-ustroen-elektronnyiy-transformatorhttp://www.radiokot.ru/articles/84/http://master-houses.ru/transformator-dlya-galogennyh-lamp/http://radioskot.ru/publ/bp/skhema_ehlektronnogo_transformatora_dlja_galogennykh_lamp/7-1-0-110

Блок питания для использования в особых условиях

Довольно часто возникают ситуации, когда применение импульсного трансформатора становится проблематичным из-за специфических условий эксплуатации. Это может быть слишком малое потребление тока или его изменение в широком диапазоне, в результате, блок питания просто не запускается. Характерным примером становится люстра, в которую устанавливаются светодиодные лампы вместо галогенных, несмотря на то, что в приборе освещения имеется встроенный электронный трансформатор. Решить эту проблему поможет упрощенная схема этого трансформатора, представленная на рисунке.

На данной схеме обмотка управляющего трансформатора Т1, отмеченная красным, служит для обеспечения обратной связи по току. То есть, когда ток не идет через нагрузку или проходит в очень малом количестве, трансформатор просто не будет включаться. Это значит, что устройство не станет работать, если к нему подключить лампочку на 2,5 Вт.

Данная схема может быть доработана, что позволит устройству работать вообще без нагрузки. Прибор окажется защищен от короткого замыкания. Как все это осуществить на практике, показано на следующем рисунке.

Работа электронного трансформатора при минимальной нагрузке или вообще без нее, обеспечивается путем замены обратной связи по току, обратной связью по напряжению. С этой целью обмотка обратной связи по току убирается, а взамен ее в плату впаивается перемычка из проволоки, не затрагивая ферритовое кольцо.

Затем на управляющем трансформаторе TR1, установленном на малом кольце, следует намотать обмотку, состоящую из 2-3 витков. На выходном трансформаторе наматывается еще один виток, после чего выполняется соединение обеих дополнительных обмоток. Если устройство не начнет функционировать, рекомендуется поменять расположение фаз на какой-либо обмотке.

Резистор, устанавливаемый в цепь обратной связи, должен иметь сопротивление в диапазоне от 3 до 10 Ом. С его помощью определяется глубина обратной связи, определяющая значение тока, при котором наступает срыв генерации. Это и будет током срабатывания против короткого замыкания, в зависимости от сопротивления резистора.

Импульсный блок питания

Бестрансформаторный блок питания

Электронный трансформатор схема

Схема блока питания компьютера

Схема регулируемого блока питания

Как рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Увеличение мощности электронного трансформатора ЭТ

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 питания мощных усилителей 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 фильтром помех 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.

Недостатки предлагаемых рынком моделей ЭТ

В дешевых моделях отсутствует специальная защита от перегруза

Несмотря на экономичную и хорошо отработанную схему блоки питания на ЭТ имеют целый ряд недостатков, к которым принято относить:

• отсутствие в простейших китайских моделях специальной защиты от перегруза;
• вызванная этим необходимость обязательной доработки схемы;
• во многих рыночных образцах отсутствует входное фильтрующее устройство, что вынуждает добавлять в нее сглаживающий электролитический конденсатор (он ставится после «мощного» дросселя).

К перечисленным недостаткам обычно относят «жесткий» режим работы высоковольтных транзисторов, включенных по ключевой схеме.

При случайном замыкании по выходу (КЗ) эти элементы просто «сгорают», что приводит к необходимости срочного обновления всего электронного модуля. Нередко при этом выходит из строя и выпрямитель на полупроводниковых диодах, также нуждающийся в замене.

Электронный автотрансформатор

Более современным способом регулировки является использование электронных устройств. Любое из них можно изготовить своими руками.

Тиристорный регулятор

Простейшая схема такого приспособления представляет собой переменный резистор, включенный между анодом и управляющим электродом тиристора. Это позволяет получать пульсирующее постоянное напряжение и управлять им в диапазоне 0-110В.

Для регулировки переменного напряжения 0-220В применяется встречно-параллельная схема соединения, а резистор включается между управляющими электродами.

Вместо двух тиристоров целесообразно применение симистора, а в качестве схемы управления использовать диммер для ламп накаливания.

Транзисторное управление

Самая качественная регулировка получается при использовании транзисторного регулятора. Он обеспечивает плавное изменение и правильную форму выходного напряжения.

Недостаток этой схемы в нагреве выходных транзисторов. Для его уменьшения и повышения КПД целесообразно подключить регулятор к выходным клеммам автотрансформатора – грубая регулировка осуществляется переключением обмоток, а плавная при помощи транзисторов.

ШИМ-регулятор

Самым современным способом является применение ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция). В качестве силовых элементов полевые или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Импульсный трансформатор принцип работы

Принцип работы импульсных трансформаторов   заключается в том, что на них подаются однополярные импульсы с постоянной токовой составляющей, в связи с чем магнитопровод находится в состоянии постоянного подмагничивания. Ниже показана принципиальная схема подключения такого устройства.

схема работы импульсного трансформатора. Как видите, схема подключения практически идентична с обычными трансформаторами, чего не скажешь о временной диаграмме.

Временная диаграмма иллюстрирующая работу импульсного трансформатора

На первичную обмотку поступают импульсные сигналы, имеющие прямоугольную форму е_(t), временной интервал между которыми довольно короткий. Это вызывает возрастание индуктивности во время интервала t_u, после чего наблюдается ее спад в интервале (Т-t_u).

Перепады индукции происходят со скоростью, которую можно выразить через постоянную времени по формуле: τ_p=L/R_н

Коэффициент, описывающий разность индуктивного перепада, определяется следующим образом: ∆В=В_max – В_r

• В_max – уровень максимального значения индукции;
• В_r –остаточный.

Более наглядно разность индукций представлена на рисунке, отображающем смещение рабочей точки в магнитопроводном контуре ИТ.

График смещения

Как видно на временной диаграмме, вторичная катушка имеет уровень напряжения U₂, в котором присутствуют обратные выбросы. Так проявляет себя накопленная в магнитопроводе энергия, которая зависит от намагничивания (параметр i_u).

Импульсы тока проходящего через первичную катушку, отличаются трапецеидальной формой, поскольку токи нагрузки и линейные (вызванные намагничиванием сердечника) совмещаются.

Уровень напряжения в диапазоне от 0 до t_u остается неизменным, его значение е_t=U_m. Что касается напряжения на вторичной катушке, то его можно вычислить, воспользовавшись формулой:

при этом:

• Ψ – параметр потокосцепления;
• S – величина, отображающая сечение магнитопроводного сердечника.

Учитывая, что производная, характеризующая изменения тока, проходящего через первичную катушку, является постоянной величиной, нарастание уровня индукции в магнитопроводе происходит линейно. Исходя из этого, допустимо вместо производной внести разность показателей, сделанных через определенный интервал времени, что позволяет внести изменения в формулу:

в этом случае ∆t будет отождествляться с параметром t_u , который характеризует длительность, с которой протекает входной импульс напряжения.

Чтобы вычислить площадь импульса, с которым напряжение образуется во вторичной обмотке импульсного трансформатора, необходимо обе части предыдущей формулы умножить на t_u. В результате мы придем к выражению, которое позволяет получить основной параметр ИТ:

U_m x t_u=S x W₁ x ∆В

Заметим, что от параметра ∆В прямо пропорционально зависит величина площади импульса.

Вторая по значимости величина, характеризующая работу ИТ, – перепад индукции, на него влияют такие параметры, как сечение и магнитная проницаемость сердечника магнитопровода, а также числа витков на катушке:

Здесь:

• L – перепад индукции;
• µ_а – магнитная проницаемость сердечника;
• W₁ – число витков первичной обмотки;
• S – площадь сечения сердечника;
• l_cр – длинна (периметр) сердечника (магнитопровода)
• В_r – величина остаточной индукции;
• В_max – уровень максимального значения индукции.
• H_m – Напряженность магнитного поля (максимальная).

Учитывая, что параметр индуктивности импульсного трансформатора полностью зависит от магнитной проницаемости сердечника, при расчета необходимо исходить из максимального значения µ_а, которое показывает кривая намагничивания. Соответственно, что у материала, из которого делается сердечник, уровень параметра В_r, отображающий остаточную индукцию, должен быть минимальным.

Исходя из этого, в качестве на роль материала сердечника ИТ, идеально подходит лента, изготовленная из трансформаторной стали. Также можно применять пермаллой, у которого такой параметр как коэффициент прямоугольности, минимальный.

Высокочастотным импульсным трансформатором идеально подходят сердечники из ферритовых сплавов, поскольку этот материал отличается незначительными динамическими потерями. Но из-за его низкой индуктивности приходится делать ИТ больших размеров.