Halogenové žárovky se stále častěji používají každý den při zdobení různých nákupních center a výloh. Díky jasným barvám a bohatosti vykreslení obrazu jsou stále oblíbenější. Jejich životnost je mnohem delší než u běžných žárovek. Zároveň mohou pracovat dlouhou dobu bez vypnutí. Halogenové žárovky používají vlákna, ale proces žhavení je jiný než u žárovek díky plnění válce speciálním složením. Takové žárovky se používají v různých lampách, lustrech, kuchyňském nábytku a jsou dodávány v 220 a 12 voltech. Napájecí zdroj pro halogenové žárovky s napětím 12 voltů je nutný, protože pokud jsou připojeny přímo do elektrické sítě, dojde ke zkratu.
Specifikace
Napětí halogenových žárovek není jen 220 a 12 voltů. V prodeji najdete 24 a dokonce 6 voltové žárovky. Výkon může být také různý - 5, 10, 20 wattů. Halogenové žárovky od 220 V se připojují přímo do sítě. Ty, které pracují na 12 V, vyžadují speciální zařízení, která převádějí proud ze sítě na 12 voltů – tzv. transformátory nebo speciální napájecí zdroje.
Dvanáctivoltové halogeny fungují velmi dobře. Dříve, v 90. letech, se používal velký 50 Hz transformátor, který zajišťoval provoz pouze jedné halogenové žárovky. Moderní osvětlení využívá pulzní vysokofrekvenční měniče. Jsou velmi malé, ale mohou vytáhnout 2 - 3 lampy současně.
Na moderním trhu existují drahé i levné napájecí zdroje. Procento drahých se prodá asi 5 % a mnohem více levných. I když v zásadě vysoká cena není zárukou spolehlivosti. Převodníky Cool bohužel nepoužívají kvalitní díly, ale používají pouze chytré obvodové „zvonky a píšťalky“, které přispívají k normálnímu provozu zdroje alespoň v záruční době. Jakmile dojde, zařízení vyhoří.
Klasifikace
Transformátory jsou elektromagnetické a elektronické (pulzní). Elektromagnetické jsou cenově dostupné, spolehlivé a v případě potřeby je lze vyrobit vlastníma rukama. Mají i své nevýhody - slušná hmotnost, velké celkové rozměry, zvýšená teplota při delším provozu. A poklesy napětí výrazně zkracují životnost halogenových žárovek.
Elektronické transformátory váží mnohem méně, mají stabilní výstupní napětí, moc se nezahřívají, mohou mít ochranu proti zkratu a měkký start, což zvyšuje životnost lampy.
Transformátory pro halogenové žárovky
Analýza bude provedena na příkladu napájecího zdroje od Feron German Technology. Výstup tohoto transformátoru není menší než 5 ampér. Na tak malou krabičku je hodnota úžasná. Pouzdro je vyrobeno hermeticky uzavřeným způsobem, bez jakéhokoli odvětrávání. To je pravděpodobně důvod, proč se některé kopie takových napájecích zdrojů roztaví při vysokých teplotách.
Obvod převodníku v první verzi je velmi jednoduchý. Sada všech detailů je tak minimální, že je nepravděpodobné, že by se z ní dalo něco vyhodit. Při výčtu vidíme:
- diodový můstek;
- RC obvod s dinistorem pro spuštění generátoru;
- generátor sestavený na polomůstkovém okruhu;
- transformátor, který snižuje vstupní napětí;
- nízkoodporový odpor, který slouží jako pojistka.
Při velkém poklesu napětí takový převodník „zemře“ na 100 %, přičemž celou „ránu“ vezme na sebe. Vše je vyrobeno z celkem levné sady dílů. Pouze na transformátory nejsou žádné stížnosti, protože jsou vyrobeny tak, aby vydržely.
Druhá možnost vypadá velmi slabě a nedodělaně. Rezistory R5 a R6 jsou vloženy do emitorových obvodů pro omezení proudu. Přitom není vůbec promyšlené blokování tranzistorů při prudkém nárůstu proudu (prostě neexistuje!). Elektrický obvod (ve schématu je ve schématu červený) vyvolává pochybnosti.
Společnost Feron German Technology vyrábí halogenové žárovky s výkonem až 60 wattů. Výstupní proud napájecího zdroje je 5 ampér. To je na takovou žárovku trochu moc.
Při sejmutí krytu věnujte zvláštní pozornost rozměrům radiátoru. Pro 5ampérový výstup jsou velmi malé.
Výpočet výkonu transformátoru pro lampy a schéma zapojení
Dnes se prodávají různé transformátory, takže pro výběr potřebného výkonu platí určitá pravidla. Neměli byste brát příliš výkonný transformátor. Bude fungovat prakticky naprázdno. Nedostatek napájení povede k přehřátí a dalšímu selhání zařízení.
Výkon transformátoru si můžete spočítat sami. Problém je spíše matematický a je v možnostech každého začínajícího elektrikáře. Například je nutné nainstalovat 8 halogenových bodových světel s napětím 12 V a výkonem 20 wattů. Celkový výkon bude 160 wattů. Bereme přibližně 10% marži a nakupujeme výkon 200 wattů.
Schéma č. 1 vypadá asi takto: na lince 220 je jednoklíčový spínač s oranžovým a modrým vodičem připojeným na vstup transformátoru (primární svorky).
Na 12V vedení jsou všechny lampy připojeny k transformátoru (na sekundární svorky). Připojovací měděné vodiče musí mít stejný průřez, jinak bude svítivost žárovek jiná.
Další podmínka: drát spojující trafo s halogenovými žárovkami musí být dlouhý alespoň 1,5 metru, nejlépe 3. Pokud jej příliš zkrátíte, začne se zahřívat a jas žárovek se sníží.
Schéma č. 2 – pro připojení halogenových žárovek. Zde můžete dělat věci jinak. Rozbijte například šest lamp na dvě části. Pro každý nainstalujte snižující transformátor. Správnost této volby je způsobena skutečností, že pokud dojde k poruše jednoho z napájecích zdrojů, druhá část lamp bude stále fungovat. Výkon jedné skupiny je 105 wattů. S malým bezpečnostním faktorem zjistíme, že musíte zakoupit dva 150wattové transformátory.
Rada! Napájejte každý snižovací transformátor jeho vlastními vodiči a připojte je do spojovací krabice. Ponechte přípojná místa volně přístupná.
Úprava napájecího zdroje vlastními silami
Pro provoz halogenových žárovek se začaly používat pulzní proudové zdroje s vysokofrekvenční přeměnou napětí. Při domácí výrobě a nastavování drahé tranzistory poměrně často vyhoří. Protože napájecí napětí v primárních obvodech dosahuje 300 voltů, jsou na izolaci kladeny velmi vysoké požadavky. Všem těmto potížím se lze zcela vyhnout použitím hotového elektronického transformátoru. Slouží k napájení 12voltových halogenových podsvícení (v obchodech), které jsou napájeny z běžné elektrické zásuvky.
Existuje určitý názor, že získání domácího spínaného zdroje je jednoduchá záležitost. Můžete přidat pouze usměrňovací můstek, vyhlazovací kondenzátor a stabilizátor napětí. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější. Pokud k usměrňovači připojíte LED, pak lze při zapnutí detekovat pouze jedno zapalování. Pokud konvertor vypnete a znovu zapnete, dojde k dalšímu záblesku. Aby se objevila stálá záře, je nutné k usměrňovači připojit další zátěž, která by jej odebírala užitečný výkon a přeměňovala jej na teplo.
Jedna z možností vlastní výroby spínaného zdroje
Popisovaný zdroj lze vyrobit z elektronického transformátoru o výkonu 105W. V praxi tento transformátor připomíná kompaktní pulzní měnič napětí. K montáži budete navíc potřebovat přizpůsobovací transformátor T1, síťový filtr, usměrňovací můstek VD1-VD4 a výstupní tlumivku L2.
Bipolární napájecí obvod Takové zařízení pracuje dlouhodobě stabilně s nízkofrekvenčním zesilovačem o výkonu 2x20 wattů. Při 220 V a proudu 0,1 A bude výstupní napětí 25 V, při zvýšení proudu na 2 ampéry napětí klesne na 20 voltů, což se považuje za normální provoz.
Proud, který obchází spínač a pojistky FU1 a FU2, jde do filtru, který chrání obvod před rušením z pulsního měniče. Střed kondenzátorů C1 a C2 je připojen ke stínícímu pouzdru zdroje. Poté je proud přiváděn na vstup U1, odkud je z výstupních svorek přiváděno redukované napětí do přizpůsobovacího transformátoru T1. Střídavé napětí z druhého (sekundárního vinutí) usměrňuje diodový můstek a vyhlazuje filtr L2C4C5.
Vlastní montáž
Transformátor T1 se vyrábí samostatně. Počet závitů na sekundárním vinutí ovlivňuje výstupní napětí. Samotný transformátor je vyroben na prstencovém magnetickém jádru K30x18x7 z feritu M2000NM. Primární vinutí tvoří drát PEV-2 o průměru 0,8 mm, přeložený napůl. Sekundární vinutí se skládá z 22 závitů drátu PEV-2, přeložených na polovinu. Spojením konce prvního polovičního vinutí se začátkem druhého získáme střed sekundárního vinutí. Plyn si také vyrábíme sami. Je navinuta na stejném feritovém kroužku, obě vinutí obsahují 20 závitů.
Usměrňovací diody jsou umístěny na radiátoru o ploše nejméně 50 cm2. Vezměte prosím na vědomí, že diody, jejichž anody jsou připojeny k zápornému výstupu, jsou izolovány od chladiče pomocí slídových distančních vložek.
Vyhlazovací kondenzátory C4 a C5 se skládají ze tří paralelně zapojených K50-46 s kapacitou 2200 μF každý. Tato metoda se používá ke snížení celkové indukčnosti elektrolytických kondenzátorů.
Na vstup zdroje by bylo lepší nainstalovat přepěťový filtr, ale dá se pracovat i bez něj. Pro tlumivku síťového filtru můžete použít DF 50 Hz.
Všechny části zdroje jsou osazeny na desce z izolačního materiálu. Výsledná konstrukce je umístěna ve stínícím plášti z tenkého plechu mosazného nebo pocínovaného plechu. Nezapomeňte do něj vyvrtat otvory pro ventilaci vzduchu.
Správně sestavený napájecí zdroj nevyžaduje seřízení a začne fungovat okamžitě. Ale pro každý případ si jeho výkon můžete ověřit připojením rezistoru s odporem 240 Ohmů a ztrátovým výkonem 3 W na výstup.
Snižovací transformátory pro halogenové žárovky vytvářejí během provozu velmi velké množství tepla. Proto je třeba splnit několik požadavků:
- Nepřipojujte napájecí zdroj bez zátěže.
- Umístěte jednotku na nehořlavý povrch.
- Vzdálenost od bloku k žárovce je minimálně 20 centimetrů.
- Pro lepší větrání instalujte transformátor do výklenku o objemu minimálně 15 litrů.
Pro halogenové žárovky pracující na 12 voltů je vyžadován napájecí zdroj. Je to jakýsi transformátor, který sníží vstupních 220 V na požadované hodnoty.
Výroba a prodej domácích žárovek je v zemích EU zakázána, halogenové žárovky (také používají vlákno, ale regeneruje se naplněním válce speciálním složením) jsou stále povoleny. Zde jsou aktivně využíváni, protože vše je přivezeno z Číny a nedbají na všechny zákazy. Halogenové žárovky se používají jako vestavná svítidla do podhledů, lustrů, kuchyňského nábytku a to nejen do kuchyňského nábytku. Dodávají se ve dvou typech - 12 voltů a 220 voltů. Spotřeba energie se také liší - 5, 10, 20 nebo více wattů. U 220voltových lamp je vše jasné: jednoduše se zapojí přímo do sítě, ale pro ty, které fungují od 12, je potřeba speciální zařízení, které přemění 220 voltů na 12. Mimochodem! Důrazně doporučuji vůbec nekupovat nebo používat 220voltové „bodové“ halogeny. Mají fenomenálně nízkou spolehlivost, dokonce i ty, které vyrábí „cool“ společnosti. Tedy, pokud nenainstalujete zařízení pro měkký start.
12voltové ale fungují poměrně spolehlivě, další věc je, že do „hry“ přichází právě tento měnič. Ještě v 90. letech to byl běžný 50Hz transformátor, velký a těžký. Navíc každá žárovka musela mít svůj samostatný transformátor. Začátkem 90. let jsem prováděl elektrikářské práce ve velmi cool (na tehdejší poměry) obchodě s autodíly, kde bylo na stropě namontováno asi 30 těchto lamp, z každé vedly dva dráty do speciální krabice, kde jsme umístili transformátory. Od roku 2010 všechny transformátory fungovaly, i když žárovky se samozřejmě musely měnit, i když jen zřídka. Nyní lze takové transformátory také koupit, ale jsou drahé - asi 20 dolarů za kus. A kupuje si je málokdo a možná vůbec nikdo. V provozu - pulzní vysokofrekvenční měniče! Malé, ale takové, že spotřebovávají 50-60 wattů (jak je napsáno na pouzdru), to znamená, že k nim můžete připojit 2-3 lampy.
Všechno by bylo v pořádku, ale! Existují dva typy převodníků – levné a drahé. Minimálně 95 % trhu tvoří levné měniče. 5 % je drahé, ale vysoké náklady nejsou zárukou proti poruchám. Obecně vám řeknu toto: v současné době by elektronický průmysl mohl vyrábět jednoduše fenomenálně spolehlivé měniče, ale nikdo je nevyrábí, alespoň já jsem se s nimi nesetkal. Ty drahé se od levných neliší v kvalitě dílů (jsou všude stejné), ale v některých obvodových „zvoncích a píšťalkách“, které skutečně snižují pravděpodobnost uvolnění produktu, alespoň během záruční doby. A pokud levné měniče pro 220-12 voltů 50-60 wattů stojí 3-4 dolary, pak drahé stojí 12-15 a někdy i více.
Dnes si povíme něco o opravách levných, naštěstí jich tu mám asi deset. Obecně je skoro každý raději vyhodí, ale vtipné je, že když si koupíte nový levný převodník, nemáte žádnou záruku, že po pár hodinách provozu neselže. A když máte tester, páječku a ruce vyrůstající ze správného místa, můžete tyto věci rychle opravit. A jak to, že čínské výrobce ještě nenapadlo je vyplnit epoxidem?
Zde jsou. Společnost Feron. Herman Technology, pro nízkonapěťové halogenové žárovky. No, obecně, rozumíte, ne? 60 wattů. To je 5 ampér na výstupu. Na takovou maličkost to není špatné. Je pravda, že všechny nefungují a jeden, jak vidíte, se dokonce rozpustil. Vezměte prosím na vědomí, že pouzdro je utěsněno, to znamená, že tam není ventilace. To je přesně stejný způsob, jakým nyní vyrábějí kryty napájecích zdrojů pro notebooky - jsou hermeticky slepené dohromady. Proto tyto bloky vylétají v dávkách. V polovině případů je příčinou přehřátí prvků. Totéž platí pro úsporné žárovky. Bílá základna, kde je obvod umístěn, je zcela utěsněna, i když by měla být jako mřížka. Větrání - nulové. Je jasné, že to bylo uděláno proto, aby dlouho nic nefungovalo.
 |
 |
Provádíme pitvu. Věnujeme pozornost „radiátorům“. A to je pro věc, která produkuje 5 ampérů na výstupu:
 |
Nakreslíme schéma:
 |
 |
 |
Obvod převodníku ve variantě 1 je fenomenálně jednoduchý. Ve skutečnosti je to ta nejjednodušší věc, kterou si lze představit; nemůžete ani vyhodit jedinou věc, kterou jste zde udělali. Úplné minimum, aby to fungovalo. Diodový můstek, RC obvod plus dinistor pro spouštění generátoru, samotný generátor sestavený pomocí obvodu polovičního můstku a snižovacího transformátoru. Na vstupu je nízkoodporový rezistor, který funguje jako pojistka. V případě nouze musí hrdinně shořet, žádná jiná ochrana zásadně zajištěna není. A to vše je sestaveno z nejlevnějších dílů. Jediné, k čemu nemám výtky, jsou transformátory, ty se dělají normálně.
Možnost 2 je obecně blátivá. Ano, do emitorových obvodů vložili odpory R5-R6 typu „omezování proudu“, ale to je hloupé a zbytečné, pokud nedojde k blokování tranzistorů nebo jinému způsobu narušení generování při překročení tohoto proudu. A účel červeně zvýrazněného okruhu je zcela nejasný. Nějaká místní čínská kreativita.
Začneme kontrolovat díly ohmmetrem, aniž bychom je odpájeli z desky:
- U 8 z 10 desek zjistíme, že odpor rezistoru R1 je nekonečno. To znamená, že vyhořel. V některých případech je dokonce vidět prasklý trup. To vlastně se 100% pravděpodobností znamená, že vyhořely 2 výkonové tranzistory (v tomto obvodu, pokud vyhoří jeden, automaticky vyhoří druhý). To znamená, že okamžitě změníme odpor i tranzistory. Pro jistotu jsme však zkontrolovali tranzistory (přímo na desce) a zjistili jsme, že v některých blocích vylétly zvláštním způsobem: kolektorový přechod má nulový odpor a emitorový přechod má nekonečný odpor. To znamená, že s největší pravděpodobností také selhaly odpory R3-R4 v základním obvodu. Kontrolujeme ohmmetrem. To je pravda. Díváme se přes „brýle“ a vidíme praskliny a odlupující se lak. Ano, v obvodu podle možnosti 2 jsou samozřejmě rozbité tranzistory v obvodu emitoru. Není jiná cesta. Měníme se.
 |
 |
- Symetrický dinistor V1 nelze zkontrolovat ohmmetrem. Normálně by to mělo dávat nekonečno v obou směrech. Ale i když ano, neznamená to, že to funguje. V mé verzi se však ukázalo, že všech 10 dinistorů funguje.
- O provozu tranzistorů s takříkajíc „radiátory“ samozřejmě nemůže být řeč. Zpevníme je a vyřízneme kousek těla, abychom vytvořili přirozené ochlazení. Transmistry budou umístěny na nepřístupném místě, takže se není třeba obávat o bezpečnost. Jako poslední možnost nasaďte teplem smrštitelný obal.
- Po všech výměnách a vylepšeních věc zapínáme. Zisk! Na 20wattové žárovce se radiátor po hodině provozu zahřál sotva na 35 stupňů. Tohle je fajn. I když moje rada: provozujte tyto transformátory maximálně na 2/3 deklarovaného výkonu. Nebo ještě lépe polovinu.
 |
 |
 |
4. U dvou dalších transformátorů sestavených podle možnosti 1 se kondenzátor C1 ukázal jako vadný. Navíc to nebylo propíchnuté, ale vysušené. To znamená, že ztratil kapacitu. Jsem si jistý, že to bylo kvůli přehřátí - tento typ kondenzátoru obecně špatně udržuje teplotu.
O opravě drahých měničů pro halogenové žárovky budu mluvit jindy. V současné době dokončuji výrobu vlastního převodníku na základě tohoto Feronu, který by dle mého názoru měl být bez všech zjevných nedostatků a fungovat spolehlivě.
Můžete si samozřejmě položit otázku – proč se vůbec namáhat s jejich opravou? Stojí cena za výsledek? Pojďme si to spočítat. Takže jsem měl 10 převodníků. Každá stojí 4 dolary. Celkem - 40 dolarů. 2 tranzistory stojí 2×0,3 = 0,6 $. Rezistor – 0,05 $. Rezistory však neselhaly ve všech měničích. Obecně platí, že celá oprava stála $ 6. Zisk - $ 34 a asi dvě hodiny práce. S drahými je to ještě výhodnější.
Na závěr uvádím ještě 2 schémata. Našla jsem je na internetu, jsou podobné těm mým, ale přesto jiné.
 |
 |
Vezměme si například standardní elektronický transformátor s označením 12V 50W, který slouží k napájení stolní lampy. Schematický diagram bude vypadat takto:
Obvod elektronického transformátoru funguje následovně. Síťové napětí je usměrněno pomocí usměrňovacího můstku na poloviční sinusové napětí s dvojnásobnou frekvencí. Prvek D6 typu DB3 se v dokumentaci nazývá „TRIGGER DIODE“ - jedná se o obousměrný dinistor, u kterého nezáleží na polaritě inkluze a slouží zde ke spouštění transformátorového měniče. Dinistor se spouští během každého cyklu, spuštění generování polomůstku.Otevření dinistoru lze upravit.To lze využít např. pro funkci připojené lampy.Frekvence generování závisí na velikosti a magnetické vodivosti jádra zpětnovazebního transformátoru a parametry tranzistorů, obvykle v rozsahu 30-50 kHz.
V současné době byla zahájena výroba pokročilejších transformátorů s čipem IR2161, který poskytuje jak jednoduchost konstrukce elektronického transformátoru a snížení počtu použitých součástek, tak vysoký výkon. Použití tohoto mikroobvodu výrazně zvyšuje vyrobitelnost a spolehlivost elektronického transformátoru pro napájení halogenových žárovek. Schematický diagram je znázorněn na obrázku.
Vlastnosti elektronického transformátoru na IR2161:
Inteligentní ovladač polovičního můstku;
Ochrana proti zkratu zátěže s automatickým restartem;
Nadproudová ochrana s automatickým restartem;
Změňte provozní frekvenci pro snížení elektromagnetického rušení;
Micropower start-up 150 µA;
Možnost použití s fázovými stmívači s ovládáním pomocí náběžné a odtokové hrany;
Kompenzace odchylky výstupního napětí zvyšuje životnost lampy;
Měkký start, eliminující proudové přetížení lamp.
Vstupní rezistor R1 (0,25 watt) je druh pojistky. Tranzistory typu MJE13003 jsou přitlačeny k tělu přes izolační těsnění s kovovou destičkou. I při plné zátěži se tranzistory mírně zahřívají. Za usměrňovačem síťového napětí není žádný kondenzátor pro vyhlazení vlnění, takže výstupní napětí elektronického transformátoru při provozu na zátěži je 40 kHz pravoúhlé kmitání, modulované zvlněním síťového napětí 50 Hz. Transformátor T1 (zpětnovazební transformátor) - na feritovém prstenci obsahují vinutí připojená k bázím tranzistorů několik závitů, vinutí připojené ke spojovacímu bodu emitoru a kolektoru výkonových tranzistorů - jeden závit jednojádrového izolovaný drát. V ET se obvykle používají tranzistory MJE13003, MJE13005, MJE13007. Výstupní transformátor na feritovém jádru tvaru W.
Chcete-li použít elektronický transformátor v pulzním režimu, musíte na výstup připojit usměrňovací můstek na vysokofrekvenčních diodách (běžné KD202, D245 nebudou fungovat) a kondenzátor pro vyhlazení zvlnění. Na výstupu elektronického transformátoru je instalován diodový můstek pomocí diod KD213, KD212 nebo KD2999. Zkrátka potřebujeme diody s nízkým úbytkem napětí v propustném směru, schopné dobře pracovat na frekvencích řádově desítek kilohertzů.
Elektronický transformátorový převodník nepracuje normálně bez zátěže, proto musí být použit tam, kde je zátěž konstantní a spotřebovává dostatečný proud pro spolehlivé spuštění převodníku ET. Při provozu obvodu je třeba vzít v úvahu, že elektronické transformátory jsou zdroji elektromagnetického rušení, proto musí být instalován LC filtr, aby se zabránilo pronikání rušení do sítě a zátěže.
Osobně jsem pomocí elektronického transformátoru vyrobil spínaný zdroj pro elektronkový zesilovač. Zdá se také možné je napájet výkonnými ULF třídy A nebo LED pásky, které jsou speciálně navrženy pro zdroje s napětím 12V a vysokým výstupním proudem. Samozřejmě, že taková páska není připojena přímo, ale přes odpor omezující proud nebo korekcí výstupního výkonu elektronického transformátoru.
Diskutujte o článku SCHÉMA ELEKTRONICKÉHO TRANSFORMÁTORU PRO HALOGENOVÉ ŽÁROVKY
Článek popisuje tzv. elektronické transformátory, což jsou v podstatě pulzní snižující měniče pro napájení halogenových žárovek dimenzovaných na 12 V. Jsou navrženy dvě verze transformátorů - na diskrétních prvcích a využívající specializovaný mikroobvod.
Halogenové žárovky jsou ve skutečnosti pokročilejší modifikací běžné žárovky. Zásadním rozdílem je přidávání par halogenových sloučenin do žárovky, které blokují aktivní odpařování kovu z povrchu vlákna při provozu žárovky. To umožňuje zahřátí vlákna na vyšší teploty, což poskytuje vyšší světelný výkon a rovnoměrnější emisní spektrum. Navíc se prodlouží životnost lampy. Tyto a další vlastnosti činí halogenovou žárovku velmi atraktivní pro domácí osvětlení, a to nejen. Komerčně se vyrábí široká škála halogenových žárovek různých příkonů pro napětí 230 a 12 V. Svítidla s napájecím napětím 12 V mají oproti žárovkám 230 V lepší technické vlastnosti a delší životnost, nemluvě o elektrické bezpečnosti. Pro napájení takových lamp ze sítě 230 V je nutné snížit napětí. Můžete samozřejmě použít běžný síťový snižovací transformátor, ale je to drahé a nepraktické. Optimálním řešením je použití redukčního měniče 230 V/12 V, v takových případech často nazývaného elektronický transformátor nebo halogenový měnič. V tomto článku budou diskutovány dvě verze takových zařízení, obě jsou navrženy pro zátěžový výkon 20...105 W.
Jedním z nejjednodušších a nejběžnějších obvodových řešení pro snižovací elektronické transformátory je polomůstkový měnič s kladnou proudovou zpětnou vazbou, jehož zapojení je na Obr. 1. Když je zařízení připojeno k síti, kondenzátory C3 a C4 se rychle nabijí na amplitudové napětí sítě a tvoří polovinu napětí v místě připojení. Obvod R5C2VS1 generuje spouštěcí impuls. Jakmile napětí na kondenzátoru C2 dosáhne prahu otevření dinistoru VS1 (24,32 V), otevře se a na bázi tranzistoru VT2 se přivede dopředné předpětí. Tento tranzistor se otevře a obvodem poteče proud: společný bod kondenzátorů C3 a C4, primární vinutí transformátoru T2, vinutí III transformátoru T1, sekce kolektor-emitor tranzistoru VT2, záporná svorka diodového můstku VD1. Na vinutí II transformátoru T1 se objeví napětí, které udržuje tranzistor VT2 v otevřeném stavu, zatímco zpětné napětí z vinutí I bude přivedeno na bázi tranzistoru VT1 (vinutí I a II jsou mimo fázi). Proud procházející vinutím III transformátoru T1 jej rychle uvede do stavu nasycení. V důsledku toho bude napětí na vinutí I a II T1 mít tendenci k nule. Tranzistor VT2 se začne zavírat. Když se téměř úplně uzavře, transformátor začne vycházet ze saturace.
Rýže. 1. Obvod polomůstkového měniče s kladnou proudovou zpětnou vazbou
Zavření tranzistoru VT2 a opuštění transformátoru T1 ze saturace povede ke změně směru EMF a zvýšení napětí na vinutích I a II. Nyní bude na bázi tranzistoru VT1 přivedeno dopředné napětí a na bázi VT2 bude přivedeno zpětné napětí. Tranzistor VT1 se začne otevírat. Proud bude protékat obvodem: kladná svorka diodového můstku VD1, sekce kolektor-emitor VT1, vinutí III T1, primární vinutí transformátoru T2, společný bod kondenzátorů C3 a C4. Poté se proces opakuje a v zátěži se vytvoří druhá půlvlna napětí. Po spuštění udržuje dioda VD4 kondenzátor C2 ve vybitém stavu. Vzhledem k tomu, že převodník nepoužívá vyhlazovací oxidový kondenzátor (není nutný při práci se žárovkou, naopak jeho přítomnost zhoršuje účiník zařízení), pak na konci půlcyklu usměrněné sítě napětí, generování se zastaví. S příchodem dalšího půlcyklu se generátor znovu spustí. V důsledku činnosti elektronického transformátoru vznikají na jeho výstupu oscilace o frekvenci 30...35 kHz (obr. 2), které se tvarem blíží sinusovému tvaru a následně nárazy o frekvenci 100 Hz (obr. 3).
Rýže. 2. Kmity tvarově blízké sinusovému tvaru s frekvencí 30...35 kHz
Rýže. 3. Kmity s frekvencí 100 Hz
Důležitým rysem takového převodníku je, že se nespustí bez zatížení, protože v tomto případě bude proud přes vinutí III T1 příliš malý a transformátor nevstoupí do saturace, proces samogenerace selže. Tato funkce činí ochranu při nečinnosti zbytečnou. Zařízení s těmi, které jsou znázorněny na Obr. 1 jmenovitý startuje stabilně při zátěži 20 W.
Na Obr. Obrázek 4 ukazuje schéma vylepšeného elektronického transformátoru, ke kterému byl přidán filtr pro potlačení šumu a jednotka ochrany proti zkratu zátěže. Ochranná jednotka je namontována na tranzistoru VT3, diodě VD6, zenerově diodě VD7, kondenzátoru C8 a rezistorech R7-R12. Prudký nárůst zatěžovacího proudu povede ke zvýšení napětí na vinutích I a II transformátoru T1 z 3...5 V ve jmenovitém režimu na 9...10 V v režimu zkratu. V důsledku toho se na bázi tranzistoru VT3 objeví předpětí 0,6 V. Tranzistor se otevře a překlene kondenzátor C6 startovacího obvodu. V důsledku toho se generátor nespustí s dalším půlcyklem usměrněného napětí. Kondenzátor C8 zajišťuje zpoždění vypnutí ochrany asi 0,5 s.
Rýže. 4. Schéma vylepšeného elektronického transformátoru
Druhá verze elektronického snižovacího transformátoru je na Obr. 5. Je jednodušší opakovat, protože nemá jeden transformátor, ale je funkčnější. Toto je také polomůstkový měnič, ale řízený specializovaným mikroobvodem IR2161S. Mikroobvod má zabudované všechny potřebné ochranné funkce: proti nízkému a vysokému síťovému napětí, proti klidovému režimu a zkratu v zátěži a proti přehřátí. IR2161S má také funkci soft start, která spočívá v plynulém zvýšení výstupního napětí při zapnutí z 0 na 11,8 V během 1 s. Tím se eliminuje náhlý ráz proudu studeným vláknem žárovky, což výrazně, někdy i několikanásobně, zvyšuje její životnost.
Rýže. 5. Druhá verze elektronického snižovacího transformátoru
V prvním okamžiku, stejně jako s příchodem každého následujícího půlcyklu usměrněného napětí, je mikroobvod napájen přes diodu VD3 z parametrického stabilizátoru na zenerově diodě VD2. Pokud je napájení napájeno přímo ze sítě 230 V bez použití fázového regulátoru výkonu (stmívače), pak obvod R1-R3C5 není potřeba. Po vstupu do provozního režimu je mikroobvod navíc napájen z výstupu polomůstku přes obvod d2VD4VD5. Ihned po spuštění je frekvence generátoru vnitřních hodin mikroobvodu asi 125 kHz, což je výrazně vyšší než frekvence výstupního obvodu S13S14T1, v důsledku toho bude napětí na sekundárním vinutí transformátoru T1 nízké. Vnitřní oscilátor mikroobvodu je řízen napětím, jeho frekvence je nepřímo úměrná napětí na kondenzátoru C8. Ihned po zapnutí se tento kondenzátor začne nabíjet z vnitřního zdroje proudu mikroobvodu. V poměru ke zvýšení napětí na něm se frekvence generátoru mikroobvodů sníží. Při dosažení napětí na kondenzátoru 5 V (cca 1 s po zapnutí) se frekvence sníží na provozní hodnotu cca 35 kHz a napětí na výstupu transformátoru dosáhne jmenovité hodnoty 11,8 V. jak je implementován měkký start, po jeho dokončení přejde čip DA1 do provozního režimu, ve kterém lze pin 3 DA1 použít k řízení výstupního výkonu. Pokud připojíte proměnný rezistor s odporem 100 kOhm paralelně ke kondenzátoru C8, můžete změnou napětí na pinu 3 DA1 ovládat výstupní napětí a upravovat jas lampy. Když se napětí na pinu 3 čipu DA1 změní z 0 na 5 V, frekvence generování se změní z 60 na 30 kHz (60 kHz při 0 V je minimální výstupní napětí a 30 kHz při 5 V je maximum).
Vstup CS (vývod 4) čipu DA1 je vstupem interního zesilovače chybového signálu a používá se k řízení zatěžovacího proudu a napětí na výstupu polovičního můstku. Při prudkém nárůstu zatěžovacího proudu, např. při zkratu, překročí úbytek napětí na proudovém snímači - rezistorech R12 a R13, a tedy na pinu 4 DA1 0,56 V, vnitřní komparátor sepne a zastavte generátor hodin. V případě přerušení zátěže může napětí na výstupu polomůstku překročit maximální dovolené napětí tranzistorů VT1 a VT2. Aby se tomu zabránilo, je přes diodu VD7 na vstup CS připojen odporově kapacitní dělič C10R9. Když je překročena prahová hodnota napětí na rezistoru R9, generování se také zastaví. Provozní režimy čipu IR2161S jsou podrobněji rozebrány v.
Počet závitů vinutí výstupního transformátoru pro obě varianty můžete vypočítat například jednoduchou metodou výpočtu, vhodné magnetické jádro si vyberete podle celkového výkonu pomocí katalogu.
Podle toho je počet závitů primárního vinutí roven
N I = (U c max t 0 max) / (2 S B max),
kde U c max je maximální síťové napětí, V; t 0 max - maximální doba otevřeného stavu tranzistorů, μs; S - plocha průřezu magnetického obvodu, mm 2; B max - maximální indukce, T.
Počet závitů sekundárního vinutí
kde k je transformační koeficient, v našem případě můžeme vzít k = 10.
Výkres plošného spoje první verze elektronického transformátoru (viz obr. 4) je na Obr. 6, uspořádání prvků - na Obr. 7. Vzhled sestavené desky je na Obr. 8. kryty. Elektronický transformátor je namontován na desce ze sklolaminátové fólie na jedné straně o tloušťce 1,5 mm. Všechny prvky pro povrchovou montáž jsou instalovány na straně tištěných vodičů a vyváděcí prvky jsou instalovány na opačné straně desky. Většina dílů (tranzistory VT1, VT2, transformátor T1, dinistor VS1, kondenzátory C1-C5, C9, C10) je vhodná z sériově vyráběných levných elektronických předřadníků pro zářivky typu T8, např. Tridonic PC4x18 T8, Fintar 236/ 418, Cimex CSVT 418P, Komtex EFBL236/418, TDM Electric EB-T8-236/418 atd., protože mají podobný obvod a základnu prvků. Kondenzátory C9 a C10 jsou polypropylenové kovové fólie, určené pro vysoký pulzní proud a střídavé napětí minimálně 400 V. Dioda VD4 - libovolná rychločinná dioda s přijatelným zpětným napětím na obr. 11 minimálně 150 V.
Rýže. 6. Výkres desky plošných spojů první verze elektronického transformátoru
Rýže. 7. Uspořádání prvků na desce
Rýže. 8. Vzhled sestavené desky
Transformátor T1 je navinut na prstencovém magnetickém jádru s magnetickou permeabilitou 2300 ± 15 %, jeho vnější průměr je 10,2 mm, vnitřní průměr je 5,6 mm a tloušťka je 5,3 mm. Vinutí III (5-6) obsahuje jeden závit, vinutí I (1-2) a II (3-4) obsahují tři závity drátu o průměru 0,3 mm. Indukčnost vinutí 1-2 a 3-4 by měla být 10...15 μH. Výstupní transformátor T2 je navinut na magnetickém jádru EV25/13/13 (Epcos) bez nemagnetické mezery, materiál N27. Jeho primární vinutí obsahuje 76 závitů drátu 5x0,2 mm. Sekundární vinutí obsahuje osm závitů Litz drátu 100x0,08 mm. Indukčnost primárního vinutí je 12 ±10 % mH. Odrušovací filtrační tlumivka L1 je navinuta na magnetickém jádru E19/8/5, materiál N30, každé vinutí obsahuje 130 závitů drátu o průměru 0,25 mm. Můžete použít standardní dvouvinutí induktor s indukčností 30...40 mH, která je vhodná velikost. Je vhodné použít kondenzátory třídy X C1, C2.
Výkres desky plošných spojů druhé verze elektronického transformátoru (viz obr. 5) je na Obr. 9, uspořádání prvků - na Obr. 10. Deska je rovněž z jedné strany vyrobena ze sklolaminátové fólie, na straně tištěných vodičů jsou umístěny prvky pro povrchovou montáž a na straně opačné jsou prvky pro povrchovou montáž. Vzhled hotového zařízení je na Obr. 11 a Obr. 12. Výstupní transformátor T1 je navinut na prstencovém magnetickém jádru R29,5 (Epcos), materiál N87. Primární vinutí obsahuje 81 závitů drátu o průměru 0,6 mm, sekundární vinutí obsahuje 8 závitů drátu 3x1 mm. Indukčnost primárního vinutí je 18 ± 10 % mH, sekundárního vinutí je 200 ± 10 % μH. Transformátor T1 byl navržen pro maximální výkon až 150 W, pro připojení takové zátěže je třeba tranzistory VT1 a VT2 nainstalovat na chladič - hliníkovou desku o ploše 16...18 mm 2, a tloušťka 1,5...2 mm. V tomto případě však bude nutná odpovídající úprava desky plošných spojů. Také výstupní transformátor lze použít z první verze zařízení (budete muset přidat otvory na desce pro jiné uspořádání pinů). Tranzistory STD10NM60N (VT1, VT2) lze nahradit IRF740AS nebo podobnými. Zenerova dioda VD2 musí mít výkon alespoň 1 W, stabilizační napětí - 15,6...18 V. Kondenzátor C12 - nejlépe keramický kotouč se jmenovitým stejnosměrným napětím 1000 V. Kondenzátory C13, C14 - kovová fólie polypropylen, určený pro vysoký pulzní proud a napětí střídavého proudu je minimálně 400 V. Každý z odporových obvodů R4-R7, R14-R17, R18-R21 lze nahradit jedním výstupním odporem odpovídajícího odporu a výkonu, ale to bude vyžadovat změnu tištěného obvodová deska.
Rýže. 9. Výkres desky plošných spojů druhé verze elektronického transformátoru
Rýže. 10. Uspořádání prvků na desce
Rýže. 11. Vzhled hotového zařízení
Rýže. 12. Vzhled sestavené desky
Literatura
1. IR2161 (S) & (PbF). Řídicí IC halogenového měniče. - URL: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2161.pdf (04/24/15).
2. Petr Green. 100VA stmívatelný elektronický měnič pro nízkonapěťové osvětlení. - URL: http:// www.irf.com/technical-info/refdesigns/irplhalo1e.pdf (24. 4. 2015).
3. Ferity a příslušenství. - URL: http:// en.tdk.eu/tdk-en/1 80386/tech-library/epcos-publications/ferrites (24. 4. 2015).
Datum publikace: 30.10.2015
Názory čtenářů
- Veselín / 08.11.2017 - 22:18
Které elektronické transformátory na trhu s tím 2161 nebo podobné - Edward / 26. 12. 2016 - 13:07
Dobrý den, je možné místo 160W transformátoru osadit 180W? Děkuji. - Michail / 21. 12. 2016 - 22:44
Předělal jsem tyto http://ali.pub/7w6tj - Jurij / 8. 5. 2016 - 17:57
Ahoj! Dá se u halogenových žárovek zjistit frekvence střídavého napětí na výstupu transformátoru? Děkuji.
Elektronické transformátory nahrazují objemné transformátory s ocelovým jádrem. Samotný elektronický transformátor je na rozdíl od klasického celé zařízení - měnič napětí.
Takové měniče se používají v osvětlení k napájení 12voltových halogenových žárovek. Pokud jste opravovali lustry pomocí dálkového ovládání, pak jste se s nimi pravděpodobně setkali.
Zde je schéma elektronického transformátoru JINDEL(Modelka GET-03) s ochranou proti zkratu.
Hlavními výkonovými prvky obvodu jsou n-p-n tranzistory MJE13009, které jsou zapojeny podle polomůstkového okruhu. Pracují v protifázi na frekvenci 30 - 35 kHz. Veškerá energie dodávaná do zátěže - halogenové žárovky EL1...EL5 - je čerpána přes ně. Diody VD7 a VD8 jsou nezbytné pro ochranu tranzistorů V1 a V2 před zpětným napětím. Pro spuštění obvodu je nutný symetrický dinistor (alias diac).
Na tranzistoru V3 ( 2N5551) a prvky VD6, C9, R9 - R11 je na výstupu realizován obvod ochrany proti zkratu ( ochrana proti zkratu).
Pokud dojde ke zkratu ve výstupním obvodu, zvýšený proud protékající rezistorem R8 způsobí činnost tranzistoru V3. Tranzistor se otevře a zablokuje činnost dinistoru DB3, který spustí obvod.
Rezistor R11 a elektrolytický kondenzátor C9 zabraňují chybné činnosti ochrany při rozsvícení lamp. Po rozsvícení žárovek jsou vlákna studená, takže měnič na začátku rozběhu produkuje značný proud.
Pro usměrnění síťového napětí 220V je použito klasické můstkové zapojení 1,5ampérových diod 1N5399.
Induktor L2 se používá jako snižující transformátor. Na PCB převodníku zabírá téměř polovinu místa.
Elektronický transformátor se vzhledem k jeho vnitřní struktuře nedoporučuje zapínat bez zátěže. Minimální výkon připojené zátěže je tedy 35 - 40 wattů. Rozsah provozního výkonu je obvykle uveden na těle produktu. Například na těle elektronického transformátoru na první fotografii je uveden rozsah výstupního výkonu: 35 - 120 wattů. Jeho minimální zátěžový výkon je 35 wattů.
Halogenové žárovky EL1...EL5 (zátěž) je lepší připojit k elektronickému transformátoru s vodiči ne delšími než 3 metry. Protože spojovacími vodiči protéká značný proud, dlouhé vodiče zvyšují celkový odpor v obvodu. Proto lampy umístěné dále budou svítit tlumeněji než lampy umístěné blíže.
Za zvážení také stojí, že odpor dlouhých drátů přispívá k jejich zahřívání v důsledku průchodu významného proudu.
Za zmínku také stojí, že elektronické transformátory jsou díky své jednoduchosti zdrojem vysokofrekvenčního rušení v síti. Typicky je na vstupu takových zařízení umístěn filtr, který blokuje rušení. Jak vidíme ze schématu, elektronické transformátory pro halogenové žárovky takové filtry nemají. Ale v počítačových zdrojích, které jsou také sestaveny pomocí obvodu polovičního můstku a se složitějším hlavním oscilátorem, se takový filtr obvykle montuje.
