Как сделать электронный трансформатор своими руками. Трансформатор электронный понижающий. Применение электронного трансформатора
Импульсные преобразователи имеют высокий КПД, малые размеры и вес.
Стоят данные изделия не дорого, примерно 1рубль за один ватт. Их после доработки вполне можно использовать для питания радиолюбительских конструкций. В сети есть немало статей по этой теме. Хочу поделиться своим опытом переделки электронного трансформатора Taschibra 105W.
Рассмотрим принципиальную схему электронного преобразователя.
Напряжение сети через предохранитель поступает на диодный мост D1-D4 .
Выпрямленное напряжение питает полумостовой преобразователь на
транзисторах Q1 и Q2. В диагональ моста, образованного этими
транзисторами и конденсаторами С1, С2, включена обмотка I импульсного
трансформатора Т2. Запуск преобразователя обеспечивается цепью,
состоящей из резисторов R1, R2, конденсатора С3, диода D5 и диака D6.
Трансформатор обратной связи Т1 имеет три обмотки - обмотка обратной
связи по току, которая включена последовательно с первичной обмоткой
силового трансформатора, и две обмотки по 3 витка, питающие базовые цепи
транзисторов.
Выходное напряжение электронного трансформатора представляет собой
прямоугольные импульсы частотой 30 кГц, промодулированные частотой 100
Гц.
Для того, чтобы использовать электронный трансформатор в качестве источника питания, его необходимо доработать.
Подключаем на выходе выпрямительного моста конденсатор, для сглаживания
пульсаций выпрямленного напряжения. Емкость выбирается из расчета 1мкФ
на 1Вт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400В.
При включении в сеть выпрямительного моста с конденсатором возникает
бросок тока, поэтому нужно в разрыв одного из сетевых проводов включить
терморезистор NTC или резистор 4,7 Ом 5Вт. Это ограничит пусковой ток.
Если необходимо другое выходное напряжение, перематываем вторичную обмотку силового трансформатора. Диаметр провода (жгута из проводов) выбирается исходя из тока нагрузки.
Электронные трансформаторы имеют ОС по току, поэтому выходное напряжение
будет изменяться в зависимости от нагрузки. Если нагрузка не
подключена, трансформатор не запустится. Для того чтобы этого не было,
нужно изменить схему обратной связи по току на ОС по напряжению.
Обмотку обратной связи по току удаляем и вместо нее на плате ставим
перемычку. Затем пропускаем гибкий многожильный провод через силовой
трансформатор и делаем 2 витка, далее пропускаем провод через
трансформатор обратной связи и делаем один виток. Концы, пропущенного
через силовой трансформатор и трансформатор обратной связи провода,
соединяем через два параллельно соединенных резистора 6,8 Ом 5 Вт. Этим
токоограничивающим резистором устанавливается частота преобразования
(примерно 30кГц). При увеличении тока нагрузки частота становится
больше.
Если преобразователь не запустится необходимо изменить направление намотки.
В трансформаторах Taschibra транзисторы прижаты к корпусу через картон,
что небезопасно при эксплуатации. К тому же бумага очень плохо проводит
тепло. Поэтому лучше установить транзисторы через теплопроводящую
прокладку.
Для выпрямления переменного напряжения частотой 30кГц на выходе электронного трансформатора устанавливаем диодный мост.
Наилучшие результаты показали, из всех опробованных диодов,
отечественные КД213Б (200В; 10А; 100кГц; 0,17мкс). При больших токах
нагрузки они греются, поэтому их необходимо установить на радиатор через
теплопроводящие прокладки.
Электронные трансформаторы плохо работают с емкостной нагрузкой или не
запускаются вообще. Для нормальной работы необходим плавный запуск
устройства. Обеспечению плавного запуска способствует дроссель L1.
Совместно с конденсатором 100мкФ он также выполняет функцию фильтрации
выпрямленного напряжения.
Дроссель L1 50мкГ наматывается на сердечнике Т106-26 фирмы Micrometals и
содержит 24 витка проводом 1,2мм. Такие сердечники (жёлтого цвета, с
одной гранью белого цвета) применяются в компьютерных блоках питания.
Внешний диаметр 27мм, внутренний 14мм, и высота 12мм. Кстати, в убитых
блоках питания можно найти и другие детали, в том числе терморезистор.
Если у вас есть шуруповерт или другой инструмент, у которого аккумуляторная батарея выработала свой ресурс, то в корпусе этой батареи можно поместить блок питания из электронного трансформатора. В результате у вас получится инструмент, работающий от сети.
Для стабильной работы на выходе блока питания желательно поставить резистор приблизительно 500 Ом 2Вт.
В процессе наладки трансформатора нужно быть предельно внимательным и аккуратным. На элементах устройства присутствует высокое напряжение. Не касайтесь фланцев транзисторов, чтобы проверить греются они или нет. Необходимо также помнить, что после выключения конденсаторы остаются заряженными некоторое время.
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.
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.
Люминесцентные и галогенные лампы постепенно уходят в прошлое, уступая место светодиодным. В светильниках, где они применялись, остались ненужные электронные трансформаторы, отвечавшие за розжиг этих ламп. Кажется, что ненужному - место на помойке. Но это не так. Из этих трансформаторов можно собрать мощные блоки питания, которые смогут питать электроинструменты, светодиодные ленты и многое другое.
Устройство электронного трансформатора
Привычные нам массивные трансформаторы не так давно стали заменяться на электронные, которые отличаются дешевизной и компактностью. Размеры электронного трансформатора настолько малы, что его встраивают в корпуса компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).
Все такие трансформаторы сделаны по одной схеме, различия между ними минимальны. В основе схемы лежит симметричный автогенератор, иначе называемый мультивибратором.
Состоят они из диодного моста, транзисторов и двух трансформаторов: согласующего и силового . Это основные части схемы, но далеко не все. Кроме них, в схему входят различные резисторы, конденсаторы и диоды.
Принципиальная схема электронного трансформатора.
В этой схеме постоянный ток из диодного моста поступает на транзисторы автогенератора, которые накачивают энергию в силовой трансформатор. Номиналы и тип всех радиодеталей подобраны так, чтобы на выходе получалось строго определённое напряжение.
Если включить такой трансформатор без нагрузки, то автогенератор не запустится и напряжения на выходе не будет.
Сборка по схеме своими руками
Электронный балласт можно купить в магазине или найти у себя в закромах, но самым интересным вариантом будет сборка электронного трансформатора своими руками. Собирается он довольно просто, а большинство необходимых деталей можно наковырять в сломанных блоках питания
и в энергосберегающих лампах.
- Необходимые компоненты:Диодный мост с обратным напряжением не ниже 400 В и током не менее 3 А или четыре диода с такими же характеристиками.
- Предохранитель на 5 А.
- Симметричный динистор DB3.
- Резистор 500 кОм.
- 2 резистора 2,2 Ом, 0,5 Вт.
- 2 биполярных транзистора MJE13009.
- 3 плёночных конденсатора 600 В, 100 нФ.
- 2 тороидальных сердечника.
- Провод с лаковым покрытием 0,5 мм².
- Провод в обычной изоляции 2,5 мм².
- Радиатор для транзисторов.
- Макетная плата.
Начинается все с макетной платы, на которую вы будете устанавливать все радиокомпоненты. На рынке можно купить два вида плат - с односторонней металлизацией на коричневом стеклотекстолите.
И с двусторонней сквозной, на зелёном.
От выбора платы зависит, сколько времени и сил вы потратите на сборку проекта.
Коричневые платы - отвратительного качества. Металлизация на них выполнена настолько тонким слоем, что в некоторых местах на ней видны разрывы . Припоем она смачивается плохо, даже если использовать хороший флюс. А все, что удалось припаять - отрывается вместе с металлизацией при малейшем усилии.
Зелёные - стоят в полтора-два раза дороже, но зато с качеством все в порядке. Металлизация на них с толщиной проблем не имеет. Все отверстия в плате залужены на производстве, благодаря чему медь не окисляется и проблем при пайке не возникает.
Найти и купить эти макетки можно как в ближайшем радиомагазине, так и на алиэкспрессе. В Китае они стоят в два раза дешевле, но доставки придётся подождать.
Радиодетали выбирайте с длинными выводами, они вам пригодятся при монтаже схемы. Если вы собираетесь использовать бывшие в употреблении детали, то обязательно проверяйте их работоспособность и отсутствие внешних повреждений.
Единственная деталь, которую вам придётся сделать самим - это трансформатор.
Согласующий нужно наматывать тонким проводом. Количество витков в каждой обмотке:
- I - 7 витков.
- II - 7.
- III - 3.
Не забывайте фиксировать обмотки скотчем, иначе они расползутся.
Силовой трансформатор состоит всего из двух обмоток. Первичную наматывайте проводом 0,5мм², а вторичную - 2,5мм². Первичка и вторичка состоят из 90 и 12 витков соответственно.
Для пайки лучше не использовать «дедовские» паяльники - ими запросто можно сжечь чувствительные к температуре радиоэлементы. Возьмите лучше паяльник с регулировкой мощности, они не перегреваются, в отличие от первых.
ранзисторы заранее установите на радиаторы. Делать это на уже собранной плате - крайне неудобно. Собирать схему нужно от маленьких деталей к большим. Если вы сначала установите большие, то они будут мешаться при пайке маленьких. Учитывайте это.
При сборке смотрите на принципиальную схему, все соединения радиоэлементов должны соответствовать ей. Просуньте выводы деталей в отверстия на плате и согните их в нужном направлении. Если длины не хватает, удлиняйте их проводом. Трансформаторы после пайки приклейте к плате эпоксидной смолой.
После сборки подключите к выводам устройства нагрузку и убедитесь в том, что оно работает.
Переделка в блок питания
Случается так, что аккумуляторы электроинструмента выходят из строя, а возможности купить новый нет. В таком случае поможет адаптер в виде блока питания. Из электронного трансформатора после небольшой доработки можно собрать такой переходник.
Детали, которые понадобятся для переделки:
- Терморезистор NTC 4 Ом.
- Конденсатор 100 мкФ, 400 В.
- Конденсатор 100 мкФ, 63В.
- Плёночный конденсатор 100 нФ.
- 2 резистора 6,8 Ом, 5 Вт.
- Резистор 500 Ом, 2 Вт.
- 4 диода КД213Б.
- Радиатор для диодов.
- Тороидальный сердечник.
- Провод сечением 1,2 мм².
- Кусочек монтажной платы.
Перед работой проверьте, вдруг вы забыли какую-нибудь деталь. Если все детали на месте, начинайте переделку электронного трансформатора в блок питания.
К выходу диодного моста подпаяйте конденсатор 400 В, 100 мкФ. Для уменьшения зарядного тока конденсатора впаяйте терморезистор в разрыв силового провода. Если вы забудете это сделать, при первом же включении в сеть у вас сгорит диодный мост.
Отсоедините вторую обмотку согласующего трансформатора и замените её перемычкой. Добавьте на обоих трансформаторах по одной обмотке. На согласующем сделайте один виток, на силовом - два. Соедините обмотки между собой, впаяв в разрыв провода два параллельно соединённых резистора на 6,8 Ом.
Для изготовления дросселя намотайте на сердечник 24 витка провода 1,2 мм² и закрепите его скотчем. Затем на макетной плате соберите по схеме оставшиеся радиодетали и подключите сборку к основной схеме. Не забудьте установить диоды на радиатор , при работе под нагрузкой они сильно греются.
Закрепите всю конструкцию в любом подходящем корпусе и блок питания можно считать собранным.
После окончательной сборки включите устройство в сеть и проверьте его работу. Оно должно выдавать напряжение в 12 вольт. Если блок питания их выдаёт - вы со своей задачей справились на отлично. Если он не заработал, проверьте, вдруг вы взяли нерабочий трансформатор.
Электронные трансформаторы начали входить в моду совсем недавно. По сути, он является импульсным блоком питания, который предназначен для понижения сетевых 220 Вольт до 12 Вольт. Такие трансформаторы применяются для питания галогенных ламп 12 Вольт. Мощность выпускаемых ЭТ на сегодня 20-250 Ватт. Конструкции почти у всех схем подобного рода схожи друг с другом. Это простой полумостовой инвертор, достаточно нестабильный в работе. Схемы лишены защиты от КЗ на выходе импульсного трансформатора. Еще одним недостатком схемы является то, что генерация происходит только тогда, когда на вторичную обмотку трансформатора подключают нагрузку определенной величины. Я решил написать статью, поскольку считаю, что ЭТ может быть использован в радиолюбительских конструкциях в качестве источника питания, если внести некоторые простые альтернативные решения в схему ЭТ. Суть переделки - дополнить схему защитой от КЗ и заставить ЭТ включаться при подаче сетевого напряжения и без лампочки на выходе. На самом деле переделка достаточно проста и не требует особых навыков в электронике. Схема показана ниже, красным - изменения.
На плате ЭТ мы можем увидеть два трансформатора - основной (силовой) и трансформатор ОС. Трансформатор ОС содержит 3 отдельные обмотки. Две из них являются базовыми обмотками силовых ключей и состоят из 3-х витков. На этом же трансформаторе есть еще одна обмотка, которая состоит всего из одного витка. Эта обмотка последовательно подключена к сетевой обмотке импульсного трансформатора. Именно эту обмотку нужно снять и заменить перемычкой. Дальше нужно поискать резистор с сопротивлением 3-8 Ом (от его величины зависит срабатывания защиты от КЗ). Затем берем провод диаметром 0,4-0,6мм и мотаем два витка на на импульсном трансформаторе, затем 1 виток на трансформаторе ОС. Резистор ОС подбираем с мощностью от 1 до 10 ватт, он будет нагреваться, и достаточно сильно. В моем случае использован проволочный резистор с сопротивлением 6,2 Ом, но не советую использовать их, поскольку проволока имеет некоторую индуктивность, что может повлиять на дальнейшую работу схемы, хотя точно сказать не могу - время покажет.
При КЗ на выходе тут же сработает защита. Дело в том, что ток во вторичной обмотке импульсного трансформатора, а также и на обмотках трансформатора ОС резко спадет, это приведет к запиранию ключевых транзисторов. Для сглаживания сетевых помех на входе питания установлен дроссель, который был выпаян от другого ИБП. После диодного моста желательно установить электролитический конденсатор с напряжением не менее 400 Вольт, емкость подобрать исходя от расчета 1мкФ на 1 ватт.
Но даже после переделки, не стоит замыкать выходную обмотку трансформатора более 5 секунд, поскольку силовые ключи будут греться и могут выйти из строя. Переделанный таким образом импульсный БП включится без выходной нагрузки вообще. При КЗ на выходе генерация срывается, но схема не пострадает. Обычный же ЭТ при замыкании выхода, просто мгновенно сгорает:
Продолжая экспериментировать с блоками электронных трансформаторов для питания галогенных ламп, можно доработать сам импульсный трансформатор, например для получения повышенного двухполярного напряжения для питания автомобильного усилителя.
Трансформатор в ИБП галогенных ламп выполнен на ферритовом кольце, и по виду с этого кольца можно выжимать нужные ватты. С кольца были сняты все заводские обмотки и на их место были намотаны новые. Трансформатор на выходе должен обеспечивать двухполярное напряжение - 60 вольт на плечо.
Для намотки трансформатора использовался провод от китайских обычных железных трансформаторов (входили в комплект приставки сега). Провод - 0,4 мм. Первичная обмотка - мотается 14-ю жилами, сначала 5 витков по всему кольцу, провод не отрезаем! После намотки 5 витков делаем отвод, скручиваем провод и мотаем еще 5. Такое решение избавит от трудной фазировки обмоток. Первичная обмотка готова.
Вторичка мотается также. Обмотка состоит из 9-ти жил того же провода, одно плечо состоит из 20 витков, тоже мотается по всему каркасу, затем отвод и мотаем еще 20 витков.
Для очищения лака я просто поджег провода зажигалкой, затем очистил их монтажным ножом и вытер кончики растворителем. Должен сказать - работает великолепно! На выходе получил требуемые 65 вольт. В дальнейших статьях мы рассмотрим варианты такого рода, а также добавим выпрямитель на выходе, превращая ЭТ в полноценный импульсный блок питания, который может быть использован практически для любых целей.
Недавно в магазине на глаза попался электронный трансформатор для галогенных ламп. Стоит такой трансформатор копейки - всего 2,5$, что в разы дешевле стоимости используемых в нем компонентов. Блок был куплен для опытов. Как позже оказалось, он не имел защиту и при КЗ случился настоящий взрыв... Трансформатор был довольно мощным (150 Ватт), поэтому на входе был установлен предохранитель, который буквально лопнул. После проверки, оказалось, что половина компонентов сгорело. Ремонт обойдется дорого, да и незачем тратить нервы и время, лучше купить новый. На следующий день были куплены сразу три трансформатора на 50, 105 и 150 ватт.
Планировалось доработать блок, поскольку это был ИБП - без каких-либо фильтров и защит.
После доработки должен был получиться мощный ИБП, основная особенность которого - компактность.
Для начала блок был снабжен сетевым фильтром.
Дроссель был выпаян из блока питания DVD проигрывателя, состоит из двух идентичных обмоток, каждая содержит по 35 витков провода 0.3мм. Только проходя через фильтр, напряжение подается на основную схему. Для сглаживания НЧ помех использовались конденсаторы на 0.1 мкФ (подобрать с напряжением 250-400 вольт). Светодиод показывает наличие сетевого напряжения.
Регулятор напряжения
Была использована схема с применением всего одного транзистора. Эта самая простая схема из всех существующих, содержит пару компонентов и работает очень хорошо. Недостаток схемы - перегрев транзистора при больших нагрузках, но все не так уж и страшно. В схеме можно использовать любые мощные биполярные НЧ транзисторы обратной проводимости - КТ803,805,819,825,827 - рекомендую использовать последние три. Подстроечник можно брать с сопротивлением 1...6.8к, дополнительный защитный резистор берем с мощностью 0,5-1 Ватт.
Регулятор готов, идем дальше.
Защита
Еще одна простая схема, по сути это защита от переплюсовки. Реле буквально любое на 10-15 Ампер. Диод тоже можно применить любой выпрямительный, с током 1 ампер и более (отлично справляется широко применяемый 1N4007). Светодиод сигнализирует о неправильной полярности. Эта система отключает напряжение, если на выходе КЗ или неправильно подключено проверяемое устройство. БП можно использовать для проверки работоспособности самодельных УНЧ, преобразователей, автомагнитол и т.п., при этом не нужно боятся, что вдруг перепутаете полярность питания.
В дальнейшем мы рассмотрим еще несколько простых переделок электронного трансформатора, ну а пока у нас есть простой, компактный и мощный ИБП, который можно использовать в качестве лабораторного блока для начинающего.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Т1 | Биполярный транзистор | КТ827А | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | В блокнот | ||
| Диодный мост | 1 | В блокнот | ||||
| С1, С2 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| С4-С5 | Электролитический конденсатор | 3300 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 480 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Переменный резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор |