Электронный трансформатор: устройство, принцип работы и переделка в блок питания своими руками

Как сделать блок питания из электронного трансформатора

После всего сказанного в предыдущей статье (смотрите Как устроен электронный трансформатор?), кажется, что сделать импульсный блок питания из электронного трансформатора достаточно просто: поставить на выход выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, при необходимости стабилизатор напряжения и подключить нагрузку. Однако это не совсем так.

Дело в том, что преобразователь не запускается без нагрузки или нагрузка не достаточна: если к выходу выпрямителя подключить светодиод, разумеется, с ограничительным резистором, то удастся увидеть, лишь только одну вспышку светодиода при включении.

Чтобы увидеть еще одну вспышку, потребуется выключить и включить преобразователь в сеть. Чтобы вспышка превратилась в постоянное свечение надо подключить к выпрямителю дополнительную нагрузку, которая будет просто отбирать полезную мощность, превращая ее в тепло. Поэтому такая схема применяется в том случае, когда нагрузка постоянна, например, двигатель постоянного тока или электромагнит, управление которыми будет возможно только по первичной цепи.

Если для нагрузки необходимо напряжение более, чем 12В, которое выдают электронные трансформаторы потребуется перемотка выходного трансформатора, хотя есть и менее трудоемкий вариант.

Вариант изготовления импульсного блока питания без разборки электронного трансформатора

Схема такого блока питания показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Двухполярный блок питания для усилителя

Блок питания изготовлен на основе электронного трансформатора мощностью 105Вт. Для изготовления такого блока питания понадобится изготовить несколько дополнительных элементов: сетевой фильтр, согласующий трансформатор Т1, выходной дроссель L2, выпрямительный мост VD1-VD4.

Блок питания в течение нескольких лет эксплуатируется с УНЧ мощностью 2х20Вт без нареканий. При номинальном напряжении сети 220В и токе нагрузки 0,1А выходное напряжение блока 2х25В, а при увеличении тока до 2А напряжение падает до 2х20В, что вполне достаточно для нормальной работы усилителя.

Согласующий трансформатор Т1 выполнен на кольце К30х18х7 из феррита марки М2000НМ. Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8мм, сложенного вдвое и свитого жгутом. Вторичная обмотка содержит 2х22 витка со средней точкой, тем же проводом, также сложенным вдвое. Чтобы обмотка получилась симметричной, мотать следует сразу в два провода – жгута. После обмотки для получения средней точки соединить начало одной обмотки с концом другой.

Также самостоятельно придется изготовить дроссель L2 для его изготовления понадобится такое же ферритовое кольцо, как и для трансформатора Т1. Обе обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8мм и содержат по 10 витков.

Выпрямительный мост собран на диодах КД213, можно применить также КД2997 или импортные, важно лишь, чтобы диоды были рассчитаны на рабочую частоту не менее 100КГц. Если вместо них поставить, например, КД242, то они будут только греться, а требуемого напряжения получить от них не удастся. Диоды следует установить на радиатор площадью не менее 60 – 70см2, используя при этом изолирующие слюдяные прокладки.

Электролитические конденсаторы C4, C5 составлены из трех параллельно соединенных конденсаторов емкостью по 2200 микрофарад каждый. Обычно так делается во всех импульсных источниках питания для того, чтобы снизить общую индуктивность электролитических конденсаторов. Кроме этого полезно также параллельно им установить керамические конденсаторы емкостью 0.33 – 0,5мкФ, которые будут сглаживать высокочастотные колебания.

На входе блока питания полезно установить входной сетевой фильтр, хотя будет работать и без него. В качестве дросселя входного фильтра использован готовый дроссель ДФ50ГЦ, применявшийся в телевизорах 3УСЦТ.

Все узлы блока монтируют на плате из изоляционного материала навесным монтажом, используя для этого выводы деталей. Всю конструкцию следует поместить в экранирующий корпус из латуни или жести, предусмотрев в нем отверстия для охлаждения.

Правильно собранный источник питания в наладке не нуждается, начинает работать сразу. Хотя, прежде чем ставить блок в готовую конструкцию следует его проверить. Для этого на выход блока подключается нагрузка – резисторы сопротивлением 240Ом, мощностью не менее 5Вт. Включать блок без нагрузки не рекомендуется.

Еще один способ доработки электронного трансформатора

Случаются ситуации, что хочется применить подобный импульсный блок питания, но нагрузка оказывается очень «вредной». Потребление тока либо очень мало, либо меняется в широких пределах, и блок питания не запускается.

Подобная ситуация возникла, когда попытались в светильник или люстру со встроенными электронными трансформаторами, вместо галогенных ламп поставить светодиодные. Люстра просто отказалась с ними работать. Что же делать в таком случае, как заставить все это работать?

Чтобы разобраться с этим вопросом давайте, посмотрим на рисунок 2, на котором показана упрощенная схема электронного трансформатора.

Рисунок 2. Упрощенная схема электронного трансформатора

Обратим внимание на обмотку управляющего трансформатора Т1, подчеркнутую красной полосой. Эта обмотка обеспечивает обратную связь по току: если тока через нагрузку нет, или он просто мал, то трансформатор просто не заводится. Некоторые граждане, купившие это устройство, подключают к нему лампочку мощностью 2,5Вт, а потом несут обратно в магазин, мол, не работает.

И все же достаточно простым способом можно не только заставить работать устройство практически без нагрузки, да еще и сделать в нем защиту от короткого замыкания. Способ подобной доработки показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Доработка электронного трансформатора. Упрощенная схема.

Для того, чтобы электронный трансформатор мог работать без нагрузки или с минимальной нагрузкой следует обратную связь по току заменить обратной связью по напряжению. Для этого следует убрать обмотку обратной связи по току (подчеркнутую красным на рисунке 2), а вместо нее запаять в плату проволочную перемычку, естественно, помимо ферритового кольца.

Далее на управляющий трансформатор Тр1, это тот, который на маленьком кольце, наматывается обмотка из 2 – 3 витков. А на выходной трансформатор один виток, и далее получившиеся дополнительные обмотки соединяется, как указано на схеме. Если преобразователь не заведется, то надо поменять фазировку одной из обмоток.

Резистор в цепи обратной связи подбирается в пределах 3 – 10Ом, мощностью не менее 1Вт. Он определяет глубину обратной связи, которая определяет ток, при котором произойдет срыв генерации. Собственно это и есть ток срабатывания защиты от КЗ. Чем больше сопротивление этого резистора, тем при меньшем токе нагрузки будет происходить срыв генерации, т.е. срабатывание защиты от КЗ.

Из всех приведенных доработок, эта, пожалуй, самая лучшая. Но это не помешает дополнить ее еще одним трансформатором как в схеме по рисунку 1.

Как сделать электронный трансформатор для галогенных ламп своими руками

Электронный трансформатор (ЭТ) появился на отечественном рынке сравнительно недавно, но уже успел завоевать популярность у любителей и профессионалов. На страничках Интернета публикуется большое количество материалов по электронным преобразователям, представленным самодельными источниками и зарядными устройствами различного типа. В них подробно описывается принцип их работы и порядок подключения к сети. По своему составу эти приборы относятся к типовым сетевым модулям, в качестве основного узла в которых используется именно ЭТ. Благодаря своей простоте и универсальности эти изделия стоят не дороже китайского блока питания (БП). Подобно ему при зарядке они работают от промышленной сети 220 Вольт.

Устройство и принцип действия ЭТ

Конструктивно этот элемент схемы содержит в своем составе следующие узлы:

  • мультивибратор – задающий генератор импульсов на мощных транзисторах;
  • мост, собранный на высоковольтных катушках индуктивности;
  • малогабаритный трансформатор напряжения 220 12.

Функцию генератора в схеме электронного трансформатора выполняет либо диодный тиристор, либо транзисторы, включенные по схеме коммутаторов мощных импульсов (их еще называют ключевыми). При работе этого электронного узла частота генерации задается с помощью переменного резистора и накопительной емкости (ее допускается регулировать в диапазоне от 30 до 35 кГц). Катушки индуктивности включены по частично мостовой схеме и намотаны на небольшом по размеру кольцевом сердечнике.

В этом модуле предусмотрена петля обратной связи, позволяющая повысить стабильность работы задающего генератора.

В составе схемы применены высоковольтные биполярные транзисторы (обычно – типа MGE 13001-13009). Конкретная марка выбирается в зависимости от мощности электронного трансформатора, основное назначение которого – понижать уровень выходного сигнала до заданной величины в 12 (24) Вольта. Его основное достоинство – небольшие габариты и малый вес, что позволяет снизить соответствующие параметры всего устройства.

Принцип работы трансформатора состоит в формировании генератором импульсного напряжения нужной амплитуды, которое после преобразования в трансформаторе снижается до требуемого уровня. Для нормальной работы галогенных ламп мощных токовых импульсов амплитудой 12 или 24 Вольта бывает вполне достаточно.

Блок питания на основе электронного трансформатора

При изготовлении полноценного блока питания на основе электронного трансформатора постоянного тока на 12 Вольт к его схеме добавляется выпрямительный мост с элементами фильтрации. Этот узел состоит из 4-х вентильных диодов средней мощности с обратным напряжением до 1 кВ и током порядка 1 Ампер. После них полученное в результате выпрямления постоянное напряжение сглаживается (фильтруется) электролитическим конденсатором и мощным индуктивным дросселем.

Читайте также:  Зарядка для автомобильного аккумулятора: разновидности устройств, критерии отбора изделий для АКБ

Благодаря этому узлу удается управлять зарядной цепочкой из переменного резистора и конденсатора, входящих в электронный трансформатор.

Достоинством блока питания, собранного по рассмотренной схеме является простота и безотказность. Основой недостаток – сложность получения на выходе импульсного тока достаточно большой амплитуды. Схема подходит только для маломощных галогенных ламп, устанавливаемых в небольших светильниках типа «ночник».

Достоинства электронных преобразователей

К числу основных достоинств устройств, построенных на основе ЭТ, относят следующие особенности работы схемы:

  • выходной трансформатор блока питания не запустится без подсоединения к нему нагрузки – перейдет в активный режим, если только к нему подключен светильник с лампочкой;
  • помимо щадящего режима работы элементов электронной схемы это свойство ЭТ позволяет экономить на расходуемой электроэнергии;
  • в изделии легко реализуется система защиты от опасных перегрузок и коротких замыканий.

Некоторые из достоинств электронных преобразователей относятся специалистами к недостаткам, мешающим самостоятельной переделке их в простейшие блоки питания.

Недостатки предлагаемых рынком моделей ЭТ

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.

Заниматься ремонтом ЭТ нецелесообразно, поскольку стоит он практически копейки. Гораздо проще и дешевле приобрести новый модуль и переделать его под свои нужды.

Мощность электронных трансформаторов

Под показателем мощности ЭТ понимается величина тока в нагрузке, умноженная на напряжение питания галогенной лампочки. На отечественном рынке встречаются различные образцы трансформаторных изделий с заявленными показателями от 25-ти и до нескольких сотен Ватт. Наиболее широко представлены модели, рассчитанные на выходную мощность порядка 50-80 Ватт. К таким преобразователям допускается подключать две или даже три 20-ти ватные лампы. Как правило, все они рассчитаны на выходное напряжение 12 Вольт.

Рассмотренные блоки питания используются только по своему прямому назначению – для питания галогенных источников света. Применять их для светодиодных ламп, например, запрещено прикладываемой к изделию инструкцией.

Переделка электронного трансформатора

Электронный трансформатор — сетевой импульсный блок питания, который предназначен для питания галогенных ламп 12 Вольт. Подробнее о данном устройстве в статье «Электронный трансформатор (ознакомление)».

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.

Читайте также:  Блок розеток: монтаж и крепление устройства, подготовительные работы

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.

Электронный трансформатор: устройство, принцип работы и переделка в блок питания своими руками

Электронный трансформатор – регулировка мощности

Автор: Blaze, cornage@bk.ru
Опубликовано 30.10.2016
Создано при помощи КотоРед.

Электронный трансформатор – регулировка мощности.

В данной статье расскажу о давно набравшем популярность среди радиолюбителей устройстве, о котором упоминалось в радиожурналах ещё в 70-е годы. Уже в то время многие радиолюбители использовали для питания своих конструкций, таких как усилители мощности, автогенераторные импульсные источники питания (ИИП). Широкое распространение среди радиолюбителей получил автогенераторный полу-мостовой инвертор (Полумост). При использовании пропорционально-токового управления высоковольтными биполярными транзисторами, достигается хороший КПД преобразователя. В наше время такой автогенераторный полумост нашёл своё применение как замена крупногабаритного сетевого трансформатора. Данное устройство можно найти в любом хозяйственном или магазине электротоваров. Скрывается же наш простейший ИИП под названием –Электронный трансформатор.

Многие радиолюбителей конструируют на основе такого простейшего импульсника различные блоки питания, зарядные устройства, различные индукционные нагреватели, используют вместо привычного сетевого трансформатора для питания низковольтных паяльников и естественно для питания низковольтных ламп накаливания.

Чаще всего блок питания на основе такого устройства делается путём подключения к выходу электронного трансформатора двух-полупериодного или мостового выпрямителя на ультра-быстрых диодах, или диодах Шоттки.

После получения постоянного напряжения на выходе получившегося импульсного блока питания можно подключать различную нагрузку. Для запуска без нагрузки вводят ОС по напряжению, но не каждому хватает терпения и смекалки для настройки стабильной работы этой ОС.

Иногда может потребоваться регулировка выходного напряжения, например :

-регулировка оборотов микро-дрели

-регулировка температуры низковольтного паяльника

-регулировка яркости ламп накаливания (диммирование)

-регулировка тока заряда АКБ

Данные функции вполне реально осуществить на любом электронном трансформаторе (Feron, Taschibra и т.д.) и при любой мощности этого простого, дешёвого и компактного импульсника.

Давайте рассмотрим схему большинства таких электронных трансформаторов.

На транзисторах Q1 и Q2, конденсаторах C1, C2, также на силовом трансформаторе и коммутирующем T1, собран полу-мостовой автогенераторный инвертор. Выпрямленное сетевое напряжение поступает на делитель из конденсаторов C1,C2 и силовые транзисторы. Попеременно открываясь транзисторы поочерёдно проводят ток. Первичная обмотка силового трансформатора подключена к делителю из конденсаторов и к средней точке соединения транзисторов. При подаче запускающего импульса от цепи автозапуска, транзистор Q2 открывается и ток от конденсаторного делителя течёт через первичную обмотку силового трансформатора и транзистор Q2. После Q2закрывается, при этом открывается транзистор Q1, ток протекает от конденсаторного делителя, через первичную обмотку силового тр. И транзистор Q1. В конце каждого полупериода сети инвертор отключается и происходит перезапуск от дополнительной цепи.

На элементах R2,R3,D5,C3,D6 собрана цепь авто-запуска, которая в начале каждого полупериода сети запускает полу-мостовой автогенераторный ИИП. Конденсатор C3 заряжается до напряжения пробоя симметричного динистора D6, которое равно 32в. При достижении этого напряжения динистор DB3 открывается, C3 разряжается через динистор на базу Q2, происходит запуск схемы.

Изменяя время формирования запускающего импульса, можно добиться запуска инвертора как вначале, середине, так и к концу полу-периода . Тем самым становится возможной регулировка выходной мощности данного блока питания. Принцип регулировки здесь как и у симисторного регулятора мощности.(Фазовый метод регулировки).

В таком виде схема запуска не пригодна для корректной регулировки, её нужно немного изменить. Однако мне попался электронный трансформатор с более подходящей для регулировки схемой запуска. Потребовалось заменить резистор 470к на 100к и последовательно с ним припаял переменный резистор на 680к, конденсатор 10нф заменил на 68нф 250в.

Наткнулся случайно на данную схему, заработало всё с первого раза.

Жирным шрифтом указал используемые в своёт эл.трансе транзисторы и номинал используемого потенциометра.

Первый запуск как всегда делаем через лампу накаливания на 60вт и с мелкой нагрузкой. Без нагрузки страховочная лампа светиться недолжна.

Регулировка получилась плавной, галогенные лампочки можно регулировать от тусклого свечения нити, до максимума накала. Также переделка позволяет сделать простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, с добавлением всего лишь выпрямителя на ультра-быстрых диодах или на сборке Шоттки.

Также есть видео, в котором переделываю данный электронный трансформатор под регулировку мощности + демонстрация данного устройства в работе (https://youtu.be/J7LbjTdBvAw).

Надеюсь многим придётся по душе данная переделка, которая совмещает в себе лёгкость и компактность электронного трансформатора,его мощьность и функцию симисторного регулятора мощности на борту.

Электронный трансформатор: устройство, принцип работы и переделка в блок питания своими руками

Для сборки самодельных мощных источников питания можно использовать электронные трансформаторы, применяемые для питания галогенных ламп. Электронный трансформатор представляет собой полумостовой автогенераторный импульсный преобразователь напряжения. Стоят такие импульсные трансформаторы достаточно дёшево, и после небольшой доработки их можно использовать для питания своих самодельных устройств требующих мощного источника питания.
При небольших размерах они обеспечивают большую выходную мощность, но у них есть определённые недостатки, такие как: нежелание запуститься без нагрузки, выход из строя при коротком замыкании, и очень сильный уровень помех.

Классическая схема электронного трансформатора на примере Taschibra , но это может быть и любой другой электронный трансформатор, к примеру ZORN New, приведена ниже.

Напряжение сети поступает на диодный мост. Выпрямленное напряжение питает полумостовой преобразователь на транзисторах. В диагональ моста, образованного этими транзисторами и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного трансформатора Т2. Запуск преобразователя обеспечивается цепью, состоящей из резисторов R3, 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 (то есть чем больше ток нагрузки – тем больше ток базы ключей, поэтому трансформатор не запускается без нагрузки, или при малой нагрузке напряжение меньше 12В, да и при коротком замыкании базовый ток ключей растет и они выходят из строя, а часто еще и резисторы в базовых цепях), и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи транзисторов. Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой прямоугольные импульсы частотой 40 кГц, промодулированные частотой 100 Гц.

Внешний вид платы ZORN New 150 и обратная сторона
Первая проблема отсутствия запуска без нагрузки или при малой нагрузке устраняется довольно просто – меняем ОС (обратную связь) по току на ОС по напряжению. Удаляем обмотку ОС по току на коммутирующем трансформаторе и ставим вместо нее перемычку. Далее наматываем 1-2 витка на силовом трансформаторе и 1 на коммутирующем, используем резистор в ОС от 3-10 Ом мощностью не меньше 3 – 5 ватт, чем выше сопротивление – тем меньше ток защиты от КЗ. Этим токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования. При увеличении тока нагрузки частота становится больше. Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.

Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Емкость выбирается из расчета 1 – 1,5 мкФ 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.

Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора. Самое простое, это посчитать количество витков вторичной обмотки на силовом трансформаторе, к примеру в электронном трансформаторе ZORN New 150 – 8 витков вторичной обмотки при выходном напряжении 11,8 вольт, соответственно получаем 1,47 вольт/виток. Необходимо также учитывать что, под нагрузкой напряжение упадет, примерно на 2 вольта. Диаметр провода выбирается исходя из тока нагрузки. Таким образом можно получить широкий спектр выходных напряжений от единиц до нескольких сотен вольт. Также можно намотать несколько обмоток для получения нескольких напряжений с одного блока питания, естественно при этом нужно учитывать суммарную мощность электронного трансформатора.

Читайте также:  Поперечная и продольная дифференциальная защита: применение и принцип действия, преимущества и недостатки

Для выпрямления переменного напряжения на выходе электронного трансформатора устанавливаем диодный мост. 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 он также выполняет функцию фильтрации выпрямленного напряжения. Емкость выходного конденсатора желательно подобрать из расчёта не менее 10 мкф на 1 ватт потребляемой нагрузки. Параллельно желательно поставить конденсатор емкостью 0.1 мкф.

Схема электронного трансформатора с переделками.

В нём применяются транзисторы BLD139D. Даташит на него здесь

Динистор DB3 Даташит И немного о динисторе.

DB3 – популярный зарубежный двусторонний динистор – диак. Выполнен в стеклянном цилиндрическом корпусе с гибкими проволочными выводами.

Наибольшее распространение прибор DB3 нашел в схемах сетевых регуляторов мощности нагрузки (диммеров).

Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.

В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.

Поскольку DB3 является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет абсолютно ни какой разницы, как его подключать.

Характеристики:

  • (I откр — 0.2 А), В 5 – это напряжение при открытом состоянии;
  • Среднее максимально допустимое значение при открытом состоянии: А 0.3;
  • В открытом состоянии импульсный ток составляет А 2;
  • Максимальное напряжение (во время закрытого состояния): В 32;
  • Ток в закрытом состоянии: мкА — 10;
  • Максимальное импульсное не отпирающее напряжение составляет В 5.
  • Диапазон рабочих температур: C -40…70

Как сделать блок питания из электронного трансформатора

В настоящее время существует немало электроинструмента, работающего от аккумуляторных батарей. Однако через определенное время ресурс батарей постепенно снижается и не обеспечивает инструменту достижение нужной мощности. В таких случаях не помогает даже более частая зарядка, поэтому приходится решать, что делать дальше: вообще отказаться от агрегата или перевести его на питание от общей сети. Поскольку новая батарея по цене может сравниться с самим инструментом, можно самостоятельно изготовить блок питания из электронного трансформатора, что обойдется значительно дешевле.

Технические условия изготовления

Переделать электронный трансформатор в импульсный блок питания не так просто, как это оказывается на практике. Помимо трансформатора потребуется установка выпрямительного моста на выходе и сглаживающего конденсатора. В случае необходимости используется стабилизатор напряжения и подключение нагрузки.

Необходимо учитывать, что запуск преобразователя невозможен без нагрузки или при недостаточной нагрузке. Это легко проверить с помощью светодиода, подключаемого к выходу выпрямляющего устройства с использованием ограничительного резистора. В итоге все дело закончится лишь одной вспышкой светодиодного источника света в момент включения.

Для того чтобы появилась еще одна вспышка, преобразователь необходимо сначала выключить, а затем снова включить в сеть. Добиться постоянного свечения вместо вспышек возможно путем подключения выпрямителя к дополнительной нагрузке, которая производит отбор полезной мощности с выделением тепла. Данная схема может использоваться только при постоянной нагрузке, управляемой через первичную цепь.

Если же нагрузка требует более 12 вольт, выдаваемых электронным трансформатором, необходимо перемотать выходной трансформатор. Существуют и другой вариант решения этой проблемы, более эффективный и менее затратный.

Как создать импульсный блок питания не разбирая трансформатор

Изготовление такого блока питания осуществляется в соответствии с представленной схемой. Его основой служит электронный трансформатор, мощность которого 105 ватт. Кроме того, переделка электронного трансформатора в блок питания потребует использования дополнительных элементов – выпрямительного моста VD1-VD4, выходного дросселя L2, согласующего трансформатора Т1 и сетевого фильтра.

Для изготовления трансформатора Т1 потребуется ферритовое кольцо с размерами К30х18х7. Провод в первичной обмотке уложен вдвое, скручен в жгут и намотан в таком виде в количестве 10 витков. Лучше всего подойдет провод диаметром 0,8 мм, например, ПЭВ-2. Вторичная обмотка состоит из такого же провода с такой же укладкой, намотанного в 2х22 витка. В итоге получается двойная симметричная обмотка с общей средней точкой, получаемой путем соединения начала одной обмотки с концом другой.

Дроссель L2 также изготавливается своими руками. Он состоит из такого же ферритового кольца, как и трансформатор. Для обмоток используются аналогичные провода ПЭВ-2, наматываемые по 10 витков. Сборка выпрямительного моста выполняется с помощью диодов КД213 или КД2997, которые могут функционировать при минимальной рабочей частоте 100 кГц. В случае использования других элементов, например, КД242, они будут лишь нагреваться, но не обеспечат требуемого напряжения. Площадь радиатора для установки диодов должна быть не меньше 0,6-0,7 м2. Радиатор используется вместе с изолирующими прокладками.

В цепочку электролитических конденсаторов С4, С5 включено три элемента по 2200 мкф, соединенные параллельно. Данный вариант используют все импульсные источники питания с целью снижения общей индуктивности электролитических конденсаторов. В некоторых схемах могут параллельно с ними подключаться керамические конденсаторы на 0,33-0,5 мкф для сглаживания высокочастотных колебаний.

Сетевой фильтр устанавливается на входе блока питания, хотя вся система сможет функционировать и без него. Входной фильтр оборудуется готовым дросселем марки ДФ50ГЦ, который можно взять в телевизоре. Все узлы и элементы блока монтируются на общую плату методом навесного монтажа. Для платы используется изоляционный материал, а вся готовая конструкция помещается в латунном или жестяном корпусе с вентиляционными отверстиями.

При правильной сборки источника питания, какая-либо дальнейшая наладка не требуется, поскольку устройство сразу начинает нормально функционировать. Однако, проверить работоспособность все-таки необходимо. С этой целью на выходе блока питания подключаются резисторы на 240 Ом и минимальной мощностью 5 ватт в качестве нагрузки.

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

Добавить комментарий